Mikrotubule so beljakovinske filamente, ki imajo cevasto strukturo in skupaj z aktinovimi in vmesnimi filamenti tvorijo citoskelet evkariontskih celic. Stabilizirajo celico in sodelujejo tudi pri prevozu in gibanju znotraj celice.
Kaj so mikrotubule?
Mikrotubule so cevasti polimeri, katerih beljakovinske strukture imajo premer približno 24 nm. Skupaj z drugimi filamenti tvorijo citoskelet, ki daje celice moč in obliko. Poleg tega imajo tudi pomembno vlogo pri gibanju celic in so tudi pomembni elementi trepalnic, bičkov, centriol in jedrskih vreten. Mikrotubule so zelo pomembne tudi pri rak terapija. Nekatera sredstva, ki vplivajo na delitev tumorskih celic, se že uporabljajo v obliki kemoterapevtikov oz citostatiki.
Anatomija in zgradba
Mikrotubule sestavljajo dimeri alfa in beta tubulina (heterodimeri). Heterodimeri so podenote mikrotubulov, ki jih imenujemo tudi protofilamenti. Protofilamenti z interkalacijo gradijo votlo telo v obliki spirale, na enem koncu pa so samo enote alfa-tubulina, na drugem pa samo podenote beta-tubulina. Alfa- in beta-tubulin imajo lastnost vezave 1 molekule GTP. Pri alfa-tubulinu se GTP nepovratno veže. Heterodimeri so prednostno nameščeni na plus koncu, zato mikrotubula raste v tej smeri, minus konec pa tvori stabilno stran. Mikrotubula je dolga med enim mikrometrom in nekaj sto mikrometri. Razporeditev mikrotubulov je bodisi singletna, dupletna ali trojna. Filamenti običajno izvirajo iz organizacijskega centra mikrotubulov, ki vključuje na primer centriole ali bazalna telesa. Poleg tega ločimo dve različni populaciji: dinamične, kratkotrajne mikrotubule in stabilne, dolgo živeče mikrotubule. Stabilne mikrotubule tvorijo oder bičkov, trepalnic in centriol. Poleg tega najdemo dolgožive mikrotubule tudi v aksonih nevronov ali v bičevih sperme celic. Tam zagotavljajo prožnost, stabilnost in mobilnost. Dinamične mikrotubule najdemo tudi tam, kjer je potrebno hitro preoblikovanje. Poleg tega zagotavljajo distribucija of kromosomi v hčerinskih celicah. Mikrotubule se gradijo ali razgrajujejo izmenično, pri čemer se kopičenje ali razgrajevanje odvija predvsem na plus strani. Mikrotubula raste, dokler ni več dovolj heterodimerjev. Nato se začne depolimerizacija, ki povzroči koncentracija tubulina, da ponovno naraste in se začne ponovna rast. Različne snovi ustavijo depolimerizacijo ali polimerizacijo in se uporabljajo za zdravljenje bolezni.
Funkcija in naloge
Mikrotubule imajo večnamenske naloge. Vplivajo na ureditev kromosomi in gibanje veziklov, ki deluje kot železniški sistem. Aktivnost veziklov je predpogoj za prevoz motorja beljakovin. Prevoz poteka zaradi beljakovin kinezin in dinein, ki se nahajata na površini vezikula. Mehurčki, ki jih zaseda dininein, se prevažajo s plusa na minus konec, medtem ko se vezikule, ki jih zaseda kinezin, prevažajo v nasprotni smeri. Ko se posamezne mikrotubule sestavijo, nastanejo kompleksne strukture. Sem spadajo centriole in bazalna telesa. Centriole so sestavljene iz devetih trojčkov mikrotubulov, sestavljenih iz dveh nepopolnih in ene popolne mikrotubule. Bazalna telesa imajo enako strukturo kot centrioli. Nahajajo se pod celično površino in imajo funkcijo sidranja bičkov in kinocilije. Kinoceil je sestavljen iz osrednjega para mikrotubulov in devetih dupletov mikrotubul. Kinoceile najdemo pretežno na epitelijskih celicah in prenašajo majhne delce na površini celice. Cilia je sestavljena iz plazemske membrane in se nahaja na površini evkariontskih celic. Njihovo središče je sestavljeno iz stabilnih mikrotubulov, razporejenih v obliki snopa. Cilia poskrbi za gibanje tekočine po celični površini. Nekateri praživali jih na primer uporabljajo za zbiranje delcev hrane. Mnogo cilij najdemo na epitelijskih celicah, kamor do grla prevažajo sluzne plasti, ki vsebujejo odmrle celice ali prašne delce, tako da se lahko nato izločijo. prevažajo skozi jajcevod. Bičevje (bičevi) imajo enako strukturo kot kinocilije, vendar so veliko daljše in služijo gibanju celic. Sem spada na primer sperme lokomocija in protozojski prevoz.
Bolezni
Pri primarni ciliarni displaziji so kinocilije z napako zgrajene in število dineina molekule se zmanjša. Primarna ciliarna displazija je dedna bolezen, ki se pojavi zelo redko in pri kateri vdihava transportni mehanizem bakterije in delci ne delujejo pravilno. Posledično je gibanje kinocilije odsotno ali zelo neusklajeno. Iz tega razloga delci umazanije z bronhialno sluzjo ali izločki obnosnih votlin ni mogoče pravilno odpeljati stran, kar vodi do bronhiektazije (ireverzibilna bronhialna dilatacija), do kronične bronhitis ali do kronične sinusitis. Če je flagellar premagal sperme je moten pri moških, neplodnost pojavi. V Alzheimerjeva bolezen bolezni, v možganih bolnikov najdemo spremenjene mikrotubule. Pri tej bolezni encim MARK2 vpliva na beljakovine tau. V normalnih celicah je tau vezan na mikrotubule in jih stabilizira. Ko pa MARK2 deluje na tau, pride do nestabilnosti citoskeleta in motenj v celičnem transportnem sistemu, kar je eno od značilnosti Alzheimerjeva bolezen bolezen.
