Microtubules: โครงสร้างหน้าที่และโรค

Microtubules เป็นเส้นใยโปรตีนที่มีโครงสร้างเป็นท่อและร่วมกับแอกตินและเส้นใยกลางก่อตัวเป็นโครงร่างของเซลล์ยูคาริโอต ทำให้เซลล์มีเสถียรภาพและยังมีส่วนร่วมในการขนส่งและการเคลื่อนไหวภายในเซลล์

microtubules คืออะไร?

Microtubules เป็นโพลีเมอร์แบบท่อที่มีโครงสร้างของโปรตีนมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 24 นาโนเมตร ร่วมกับเส้นใยอื่น ๆ พวกมันสร้างโครงร่างโครงกระดูกที่ให้เซลล์ ความแข็งแรง และรูปร่าง นอกจากนี้พวกมันยังมีบทบาทสำคัญในการเคลื่อนไหวของเซลล์และยังเป็นองค์ประกอบสำคัญของซิเลียแฟลกเจลลาเซนทริโอลและแกนหมุนนิวเคลียร์ Microtubules ก็มีความสำคัญมากเช่นกัน โรคมะเร็ง การรักษาด้วย. สารบางอย่างที่มีผลต่อการแบ่งตัวของเซลล์เนื้องอกถูกนำไปใช้แล้วในรูปแบบของเคมีบำบัดหรือ เซลล์วิทยา.

กายวิภาคศาสตร์และโครงสร้าง

Microtubules ประกอบด้วย alpha และ beta tubulin dimers (heterodimers) heterodimers เป็นหน่วยย่อยของ microtubules ซึ่งเรียกอีกอย่างว่า protofilaments โปรโตฟิลาเมนต์สร้างร่างกายกลวงในรูปแบบของเกลียวโดยการอินเตอร์คาลโดยมีหน่วยอัลฟา - ทูบูลินที่ปลายด้านหนึ่งและมีเพียงหน่วยย่อยเบต้า - ทูบูลินที่ปลายอีกด้านหนึ่ง Alpha- และ beta-tubulin มีคุณสมบัติในการจับกับ GTP 1 โมเลกุล ที่ alpha-tubulin GTP จะถูกผูกไว้อย่างไม่สามารถย้อนกลับได้ เฮเทอโรไดเมอร์จะอยู่ที่ปลายด้านบวกดังนั้น microtubule จึงเติบโตในทิศทางนี้ในขณะที่ส่วนปลายลบจะสร้างด้านที่มั่นคง ไมโครทูบูลอยู่ระหว่างหนึ่งไมโครเมตรและยาวหลายร้อยไมโครเมตร การจัดเรียงของ microtubules เป็นได้ทั้ง singlet duplet หรือ triplet โดยปกติเส้นใยจะมาจากศูนย์จัดระเบียบไมโครทูบูลซึ่งรวมถึงเซนทริโอลหรือฐาน นอกจากนี้ยังมีการแยกแยะกลุ่มประชากรที่แตกต่างกันสองกลุ่ม ได้แก่ microtubules แบบไดนามิกอายุสั้นและ microtubules ที่มีเสถียรภาพและมีอายุยืนยาว microtubules ที่เสถียรประกอบด้วยโครงของแฟลกเจลลาซิเลียและเซนทริโอล นอกจากนี้ยังพบ microtubules ที่มีอายุยืนยาวในแอกซอนของเซลล์ประสาทหรือในแฟลกเจลลาของ สเปิร์ม เซลล์. มีความยืดหยุ่นเสถียรภาพและความคล่องตัว นอกจากนี้ยังพบ microtubules แบบไดนามิกซึ่งจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ยังมั่นใจได้ว่า การกระจาย of โครโมโซม ในเซลล์ลูกสาว Microtubules ถูกสร้างขึ้นหรือแตกออกสลับกันไปโดยการสร้างขึ้นหรือการสลายจะเกิดขึ้นที่ปลายด้านบวกเป็นหลัก microtubule เติบโตจนไม่มี heterodimers เพียงพออีกต่อไป จากนั้น Depolymerization จะเริ่มขึ้นทำให้เกิด สมาธิ ของ tubulin จะเพิ่มขึ้นอีกครั้งและการเติบโตใหม่จะเริ่มขึ้น สารต่าง ๆ หยุดการดีโพลิเมอไรเซชันหรือพอลิเมอไรเซชันซึ่งใช้ในการรักษาโรค

หน้าที่และภารกิจ

Microtubules มีงานมัลติฟังก์ชั่น มีอิทธิพลต่อการจัดเรียง โครโมโซม และการเคลื่อนไหวของถุงซึ่งทำหน้าที่เหมือนระบบราง กิจกรรม Vesicle เป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับการขนส่งมอเตอร์ โปรตีน. การขนส่งเกิดขึ้นเนื่องจาก โปรตีน kinesin และ dynein ซึ่งอยู่บนพื้นผิวของ vesicle ถุงที่ถูกครอบครองโดย dynein จะถูกเคลื่อนย้ายจากจุดบวกไปยังปลายลบในขณะที่ถุงที่ถูกครอบครองโดยไคเนซินจะถูกลำเลียงไปในทิศทางตรงกันข้าม เมื่อ microtubules แต่ละตัวประกอบกันโครงสร้างที่ซับซ้อนจะเกิดขึ้น สิ่งเหล่านี้รวมถึงเซนทริโอลและร่างฐาน Centrioles ประกอบด้วยแฝดสามไมโครทูบูลเก้าอันประกอบด้วยไมโครทูบูลที่ไม่สมบูรณ์สองตัวและหนึ่งไมโครทูบูลที่สมบูรณ์ ร่างกายพื้นฐานมีโครงสร้างเช่นเดียวกับเซนทริโอล พวกมันอยู่ใต้ผิวเซลล์และมีหน้าที่ในการทอดสมอแฟลกเจลลาและไคโนซิเลีย Kinoceils ประกอบด้วยคู่ microtubule กลางและ duplets microtubule เก้าตัว Kinoceils พบมากในเซลล์เยื่อบุผิวและขนส่งอนุภาคขนาดเล็กบนพื้นผิวของเซลล์ ซิเลียประกอบด้วยเมมเบรนในพลาสมาและพบบนพื้นผิวของเซลล์ยูคาริโอต ศูนย์กลางของพวกเขาประกอบด้วย microtubules ที่มีเสถียรภาพซึ่งจัดเรียงในรูปแบบของมัด ซิเลียให้การเคลื่อนที่ของของเหลวบนผิวเซลล์ ตัวอย่างเช่นพวกมันถูกใช้โดยโปรโตซัวบางชนิดเพื่อรวบรวมเศษอาหาร มีการใช้ cilia จำนวนมากในเซลล์เยื่อบุผิวซึ่งพวกมันจะลำเลียงชั้นเมือกที่มีเซลล์ที่ตายแล้วหรืออนุภาคฝุ่นขึ้นไปที่ลำคอเพื่อให้สามารถขับออกได้ในภายหลังนอกจากนี้ cilia จะสร้างกระแสบนผนังท่อนำไข่เพื่อให้เซลล์ไข่สามารถ ขนส่งผ่านท่อนำไข่ Flagella (แฟลกเจลลา) มีโครงสร้างเช่นเดียวกับไคโนซิเลีย แต่ยาวกว่ามากและทำหน้าที่เคลื่อนย้ายเซลล์ ซึ่งรวมถึงตัวอย่างเช่น สเปิร์ม การเคลื่อนที่และการขนส่งโปรโตซัว

โรค

ในความผิดปกติของเลนส์ปรับเลนส์ภาพขั้นต้นไคโนซิเลียจะถูกสร้างขึ้นอย่างบกพร่องและจำนวนของดีนีน โมเลกุล จะลดลง Primary ciliary dysplasia เป็นโรคที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมซึ่งเกิดขึ้นน้อยมากและกลไกการขนส่งที่สูดดมเข้าไป แบคทีเรีย และอนุภาคทำงานไม่ถูกต้อง เป็นผลให้การเคลื่อนไหวของไคโนซิเลียขาดหายไปหรือไม่ประสานกันมาก ด้วยเหตุนี้อนุภาคสิ่งสกปรกที่มีเมือกหลอดลมหรือการหลั่งของ ไซนัส paranasal ไม่สามารถเคลื่อนย้ายได้อย่างถูกต้องซึ่งนำไปสู่ ผู้ป่วย (การขยายหลอดลมกลับไม่ได้) เป็นเรื้อรัง หลอดลมอักเสบ หรือเรื้อรัง โรคไซนัสอักเสบ. หากแฟลเจลลาร์ตีของ สเปิร์ม ถูกรบกวนในผู้ชาย ภาวะมีบุตรยาก เกิดขึ้น ใน อัลไซเม โรค microtubules ที่เปลี่ยนแปลงพบได้ในสมองของผู้ป่วย ในโรคนี้เอนไซม์ MARK2 มีผลต่อโปรตีนเทา ในเซลล์ปกติ tau จะถูกผูกไว้กับ microtubules ทำให้เสถียร อย่างไรก็ตามเมื่อ MARK2 กระทำกับ tau ความไม่แน่นอนของเซลล์และโครงกระดูกจะเกิดขึ้นซึ่งเป็นหนึ่งในจุดเด่นของ อัลไซเม โรค