mikrotubuly

mikrotubuly sú proteínové vlákna, ktoré majú tubulárnu štruktúru a spolu s aktínovými a strednými vláknami tvoria cytoskelet eukaryotických buniek. Stabilizujú bunku a podieľajú sa aj na transporte a pohyboch v bunke.

Čo sú mikrotubuly?

Mikrotubuly sú trubicové polyméry, ktorých proteínové štruktúry majú priemer asi 24 nm. Spolu s ostatnými vláknami tvoria cytoskelet, ktorý dáva bunkám silu a tvar. Okrem toho tiež zohrávajú dôležitú úlohu v bunkovom pohybe a sú tiež dôležitými prvkami rias, bičíkov, centiolov a jadrových vretien. Mikrotubuly sú tiež veľmi dôležité pri liečbe rakoviny. Niektoré účinné látky, ktoré majú vplyv na rozdelenie nádorových buniek, sa už používajú vo forme chemoterapeutických alebo cytostatických látok.

Anatómia a štruktúra

Mikrotubuly pozostávajú z dimérov alfa a beta tubulínu (heterodiméry). Heterodiméry sú podjednotkami mikrotubulov, ktoré sú známe aj ako protofilamenty. Protofilamenty vytvárajú duté telo vo forme špirály tým, že sú superponované, s iba alfa-tubulínovými jednotkami na jednom konci a iba beta-tubulínovými podjednotkami na druhom konci. Alfa a beta tubulín majú schopnosť viazať 1 molekulu GTP. GTP je ireverzibilne naviazaný na alfa-tubulín.

Heterodiméry sú výhodne umiestnené na kladnom konci, preto v tomto smere rastie mikrotubula, zatiaľ čo mínus koniec tvorí stabilnú stranu. Mikrotubula je dlhá od jedného mikrometra do niekoľko stoviek mikrometrov. Mikrotubuly sú usporiadané buď ako singlet, dublet alebo triplet. Vlákna obvykle pochádzajú z centra na usporiadanie mikrotubúl, vrátane napríklad centiolov alebo bazálnych telies. Okrem toho sa rozlišuje medzi dvoma rôznymi populáciami: dynamickými, krátkodobými a stabilnými mikrotubulovami s dlhou životnosťou. Stabilné mikrotubuly predstavujú kostru bičíkov, rias a centiolov.

Ďalej sa mikrotubuly s dlhou životnosťou nachádzajú tiež v axónoch neurónov alebo v bičíkoch spermií. Tam zabezpečujú flexibilitu, stabilitu a mobilitu. Dynamické mikrotubuly možno nájsť aj tam, kde je potrebná rýchla rekonštrukcia. Okrem toho zaisťujú distribúciu chromozómov v dcérskych bunkách. Mikrotubuly sa striedajú alebo rozdeľujú striedavo, pričom k hromadeniu a rozkladu dochádza hlavne na kladnom konci. Mikrotubula rastie, až už nie je dostatok heterodimérov.

Potom sa začne depolymerizácia, čím sa koncentrácia tubulínu opäť zvyšuje a začína sa nový rast. Depolymerizácii alebo polymerizácii bránia rôzne látky, ktoré sa používajú na liečenie chorôb.

Funkcia a úlohy

Mikrotubuly majú multifunkčné úlohy. Ovplyvňujú usporiadanie chromozómov a pohyb vezikúl, ktoré fungujú ako koľajnicový systém. Aktivita vezikúl je predpokladom pre transport motorických proteínov. K transportu dochádza vďaka proteínom kinezínu a dyneínu, ktoré sú umiestnené na povrchu vezikúl. Vezikuly pokryté dyneínom sa transportujú z plusu na mínus koniec, zatiaľ čo vezikuly pokryté kinezínom sa transportujú v opačnom smere.

Ak sa akumulujú jednotlivé mikrotubuly, tvoria sa zložité štruktúry. Patria medzi ne stredové telá a základné telá. Centrioly sú tvorené deviatimi mikrotubulovými trojicami, ktoré pozostávajú z dvoch neúplných a jednej kompletnej mikrotubuly. Bazálne telá majú rovnakú štruktúru ako stredové telieska. Sú umiestnené pod bunkovým povrchom a ich úlohou je ukotvenie bičíkov a rias. Kinocília sa skladá z centrálneho páru mikrotubulov a deviatich mikrotubulových dubletov. Kinocília sa vyskytuje hlavne na epitelových bunkách a transportuje malé častice na povrch bunky. Cília pozostáva z plazmatickej membrány a nachádza sa na povrchu eukaryotických buniek.

Ich stred pozostáva zo stabilných mikrotubulov, ktoré sú usporiadané do zväzku. Cilia je zodpovedná za pohyb tekutiny cez bunkový povrch. Napríklad niektorí protozoi ich používajú na zhromažďovanie potravinových častíc. Na epiteliálnych bunkách sa nachádza veľa rias, kde transportujú vrstvy hlienu s odumretými bunkami alebo prachovými časticami až k hrdlu, takže ich možno vylúčiť neskôr.

Okrem toho, cilia vytvára prúd na stene vajcovodov, takže vaječné bunky môžu byť transportované cez vajcovody. Flagella (flagella) má rovnakú štruktúru ako filmové plátie, sú však oveľa dlhšie a používajú sa na pohybové bunky. Patria sem napríklad pohyb spermií a transport prvokov.

Svoje lieky nájdete tu

choroby

Pri primárnej ciliárnej dysplázii je kinocília nesprávne vybudovaná a počet molekúl dyneínu je znížený. Primárna ciliárna dysplázia je veľmi zriedkavé dedičné ochorenie, pri ktorom transportný mechanizmus, ktorý prenáša inhalované baktérie a častice, nefunguje správne. V dôsledku toho chýba pohyb kinocílie alebo je veľmi nekoordinovaný.

Z tohto dôvodu nie je možné častice nečistôt správne odviesť preč s prieduškovým hlienom alebo sekréciou paranazálnych dutín, čo vedie k bronchiektázii (nezvratnej bronchiálnej dilatácii), chronickej bronchitíde alebo chronickej sinusitíde. Ak je u mužov narušený bičíkový rytmus spermie, objaví sa neplodnosť. V kontexte Alzheimerovej choroby sa v mozgu pacienta nachádzajú zmenené mikrotubuly. Pri tejto chorobe enzým MARK2 ovplyvňuje proteín tau. V normálnych bunkách je tau naviazaný na mikrotubuly, čím ich stabilizuje. Keď však MARK2 pôsobí na tau, nastáva skeletálna nestabilita a narušenie bunkového transportného systému, čo je jedna z charakteristických znakov Alzheimerovej choroby.