ไมโครทิวบูลล์และการขนส่งภายในเซลล์

ไมโครทิวบูลล์เป็นท่อทูบูลินที่แข็งและมีขั้ว ซึ่งจัดระเบียบภายในเซลล์และทำหน้าที่เป็นรางสำหรับการขนส่งออร์แกเนลล์และเวสิเคิลแบบมีทิศทาง

Definition

ไมโครทิวบูลล์เป็นพอลิเมอร์ทรงกระบอกกลวงของอัลฟา-และเบตา-ทูบูลิน ซึ่งให้การจัดระเบียบโครงสร้างและทำหน้าที่เป็นรางที่โปรตีนมอเตอร์ใช้ขนส่งสิ่งของภายในเซลล์

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมโครงสร้างและขั้วของไมโครทิวบูลล์ การก่อตัวจากศูนย์กลางการจัดระเบียบ เช่น เซนโทรโซม ความไม่เสถียรแบบไดนามิก และบทบาทของไมโครทิวบูลล์ในฐานะรางรถไฟสำหรับการขนส่งภายในเซลล์ที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ และเป็นโครงสร้างสำหรับซิเลียและสปินเดิล

Core questions

• ไมโครทิวบูลล์สร้างขึ้นจากทูบูลินได้อย่างไร และเหตุใดจึงมีขั้ว?
• ความไม่เสถียรแบบไดนามิกคืออะไร และมีประโยชน์อย่างไร?
• ไมโครทิวบูลล์ถูกจัดระเบียบจากเซนโทรโซมได้อย่างไร?
• ไมโครทิวบูลล์สนับสนุนการขนส่งภายในเซลล์แบบมีทิศทางได้อย่างไร?

Key theories

ความไม่เสถียรแบบไดนามิกของไมโครทิวบูลล์

ไมโครทิวบูลล์แต่ละเส้นจะสลับไปมาระหว่างการเติบโตและการหดตัวอย่างกะทันหัน ซึ่งควบคุมโดยสถานะของ GTP ที่จับอยู่ที่ปลาย ทำให้สามารถปรับเปลี่ยนโครงสร้างได้อย่างรวดเร็วและมีโหมดการค้นหาและจับยึดเพื่อจัดระเบียบเซลล์

Mechanisms

ไมโครทิวบูลล์สร้างขึ้นจากไดเมอร์ของอัลฟา-และเบตา-ทูบูลิน ซึ่งประกอบกันเป็นท่อที่มีขั้ว โดยมีปลายบวกที่เติบโตเร็วและปลายลบที่มักจะยึดอยู่ที่ศูนย์กลางการจัดระเบียบ เช่น เซนโทรโซม การไฮโดรไลซิสของ GTP หลังการประกอบจะทำให้โครงสร้างไม่เสถียร ทำให้เกิดความไม่เสถียรแบบไดนามิก ซึ่งไมโครทิวบูลล์จะสลับไปมาระหว่างการเติบโตและการสลายตัว การจัดเรียงแบบรัศมีให้รางที่มีทิศทาง: โดยทั่วไปแล้ว ไคเนซินจะเคลื่อนย้ายสิ่งของไปยังปลายบวกที่บริเวณรอบนอกของเซลล์ และไดนีนจะเคลื่อนย้ายไปยังปลายลบใกล้ศูนย์กลาง ซึ่งเป็นการจัดระเบียบออร์แกเนลล์และการขนส่งเวสิเคิล

Clinical relevance

ไมโครทิวบูลล์จัดโครงสร้างเซลล์ จัดตำแหน่งออร์แกเนลล์ และช่วยให้เกิดการขนส่งระยะไกล และยังสร้างสปินเดิลและแกนกลางของซิเลีย ทำให้มีความสำคัญต่อชีววิทยาของเซลล์ การรักษาในที่นี้เป็นการบรรยายและไม่เป็นการสั่งยา

History

การค้นพบความไม่เสถียรแบบไดนามิกในปี 1984 โดย Mitchison และ Kirschner ได้เปลี่ยนความเข้าใจเกี่ยวกับวิธีการที่ไมโครทิวบูลล์จัดระเบียบเซลล์ การระบุไคเนซินโดย Vale, Sheetz และคณะ ได้เปิดเผยถึงมอเตอร์ที่ขับเคลื่อนการขนส่งตามรางเหล่านี้

Key figures

• Tim Mitchison
• Marc Kirschner
• Ronald Vale
• Michael Sheetz

Seminal works

• mitchison1984
• alberts2014

Frequently asked questions

ทำไมไมโครทิวบูลล์จึงมีขั้ว?

หน่วยสร้างทูบูลินทั้งหมดชี้ไปในทิศทางเดียวกัน ทำให้ไมโครทิวบูลล์มีปลายที่แตกต่างกันสองด้าน คือปลายบวกที่เติบโตเร็วกว่าและปลายลบ ซึ่งช่วยให้มอเตอร์เคลื่อนย้ายสิ่งของไปตามทิศทางได้

ความไม่เสถียรแบบไดนามิกคืออะไร?

เป็นพฤติกรรมที่ไมโครทิวบูลล์สามารถเปลี่ยนจากการเติบโตอย่างต่อเนื่องไปสู่การหดตัวอย่างรวดเร็วและกลับกันได้ทันที ทำให้เซลล์สามารถปรับเปลี่ยนเครือข่ายไมโครทิวบูลล์ได้อย่างรวดเร็ว