The tubulin adalah protein dimeric yang terdiri daripada dua polypeptides globular: alpha dan tubulin beta. Mereka disusun dalam bentuk tiub untuk menghasilkan mikrotubulus, yang bersama-sama dengan mikrofilamen aktin dan filamen pertengahan membentuk sitoskeleton.
Mikrotubulus terdapat dalam struktur biologi penting yang berbeza, seperti flagela sperma, peluasan organisme ciliated, silia trakea dan tiub fallopi, antara lain.
Di samping itu, struktur yang membentuk tubulin berfungsi sebagai laluan pengangkutan - serupa dengan trek kereta api - untuk bahan dan organel di dalam sel. Perpindahan zat dan struktur dapat dilakukan berkat protein motor yang berkaitan dengan mikrotubulus, yang disebut kinesin dan dynein.
Ciri umum
Subunit tubulin adalah 55,000 dalton heterodimer dan merupakan blok bangunan mikrotubulus. Tubulin dijumpai di semua organisma eukariotik dan telah sangat terpelihara dalam proses evolusi.
Dimer terdiri dari dua polipeptida yang disebut alpha dan beta tubulin. Polimerisasi ini membentuk mikrotubulus, yang terdiri daripada tiga belas protofilamen yang disusun secara selari dalam bentuk tiub berongga.
Salah satu ciri mikrotubulus yang paling relevan adalah kekutuban struktur. Dengan kata lain, kedua ujung mikrotubulus tidak sama: satu hujung disebut hujung yang cepat tumbuh atau "lebih", dan ujungnya adalah hujung yang lambat atau "kurang".
Polariti penting kerana ia menentukan arah pergerakan di sepanjang mikrotubulus. Tubulin dimer mampu berpolimerisasi dan depolarisasi dalam kitaran pemasangan yang cepat. Fenomena ini juga berlaku pada filamen aktin.
Terdapat jenis subunit ketiga: ia adalah gamma tubulin. Ini bukan sebahagian daripada mikrotubulus dan terletak di sentrosom; namun, ia mengambil bahagian dalam pembentukan dan pembentukan mikrotubulus.
Alpha dan beta tubulin
Subunit alfa dan beta bergabung dengan kuat untuk membentuk heterodimer kompleks. Sebenarnya, interaksi kompleks begitu kuat sehingga tidak berpisah dalam keadaan normal.
Protein ini terdiri daripada 550 asid amino, kebanyakannya berasid. Walaupun tubulin alfa dan beta agak serupa, ia dikodkan oleh gen yang berbeza.
Sisa asid amino dengan kumpulan asetil dapat dijumpai dalam alpha tubulin, memberikan sifat yang berbeza pada flagella sel.
Setiap subunit tubulin dikaitkan dengan dua molekul: dalam alpha tubulin, GTP mengikat tidak dapat dipulihkan dan hidrolisis senyawa tidak berlaku, sementara laman pengikat kedua dalam beta tubulin, mengikat GTP secara terbalik dan menghidrolisisnya .
Hidrolisis GTP menghasilkan fenomena yang disebut "ketidakstabilan dinamik" di mana mikrotubulus menjalani kitaran pertumbuhan dan penurunan, bergantung pada kadar penambahan tubulin dan kadar hidrolisis GTP.
Fenomena ini menghasilkan kadar pergantian mikrotubulus yang tinggi, di mana jangka hayat struktur hanya beberapa minit.
ciri-ciri
Cytoskeleton
Subunit alfa dan beta tubulin berpolimerisasi untuk membentuk mikrotubulus, yang merupakan sebahagian daripada sitoskeleton.
Sebagai tambahan kepada mikrotubulus, sitoskeleton terdiri dari dua elemen struktur tambahan: mikrofilamen aktin sekitar 7 nm dan filamen pertengahan berdiameter 10 hingga 15 nm.
Sitoskeleton adalah kerangka sel, ia menyokong dan mengekalkan bentuk sel. Walau bagaimanapun, bahagian membran dan subselular tidak statik dan bergerak dalam keadaan berterusan untuk dapat melakukan fenomena endositosis, fagositosis dan rembesan bahan.
Struktur sitoskeleton membolehkan sel menampung dirinya untuk memenuhi semua fungsi yang disebutkan di atas.
Ini adalah medium yang ideal untuk organel sel, membran plasma dan komponen sel lain untuk menjalankan fungsi normalnya, selain turut serta dalam pembahagian sel.
Mereka juga menyumbang kepada fenomena pergerakan sel seperti pergerakan amoeba, dan struktur khusus untuk pergerakan seperti silia dan flagela. Terakhir, ia bertanggungjawab untuk pergerakan otot.
Mitosis
Berkat ketidakstabilan dinamik, mikrotubulus dapat disusun semula sepenuhnya semasa proses pembahagian sel. Susunan mikrotubulus semasa interphase mampu membongkar dan subunit tubulin bebas.
Tubulin dapat menyusun semula dirinya dan menimbulkan spindle mitotik, yang terlibat dalam pemisahan kromosom.
Terdapat ubat-ubatan tertentu, seperti colchicine, taxol, dan vinblastine yang mengganggu proses pembelahan sel. Ia bertindak secara langsung pada molekul tubulin, mempengaruhi fenomena pemasangan mikrotubulus dan fenomena pemisahan.
Centrosome
Dalam sel haiwan, mikrotubulus meluas ke sentrosom, struktur dekat dengan nukleus yang terdiri dari sepasang sentriol (masing-masing berorientasi tegak lurus) dan dikelilingi oleh zat amorf, yang disebut matriks pericentriolar.
Centrioles adalah badan silinder yang terdiri dari sembilan kembar tiga mikrotubulus, dalam organisasi yang serupa dengan silia sel dan flagela.
Dalam proses pembelahan sel, mikrotubulus meluas dari sentrosom, sehingga membentuk gelendong mitotik, yang bertanggung jawab untuk pembahagian kromosom yang betul ke sel anak baru.
Nampaknya sentriol tidak penting untuk pemasangan mikrotubulus dalam sel, kerana tidak terdapat dalam sel tumbuhan atau di beberapa sel eukariotik, seperti pada ovula tikus tertentu.
Dalam matriks pericentriolar, permulaan untuk pemasangan mikrotubulus berlaku, di mana nukleasi berlaku dengan bantuan gamma tubulin.
Perspektif evolusi
Tiga jenis tubulin (alpha, beta, dan gamma) dikodekan oleh gen yang berbeza dan homolog dengan gen yang terdapat di prokariota yang mengkode protein 40,000-dalton, yang disebut FtsZ. Protein bakteria serupa secara fungsional dan struktural dengan tubulin.
Kemungkinan protein tersebut mempunyai fungsi leluhur dalam bakteria dan dimodifikasi selama proses evolusi, disimpulkan dalam protein dengan fungsi yang dilakukannya pada eukariota.
Rujukan
- Cardinali, DP (2007). Neurosains gunaan: asasnya. Panamerican Medical Ed.
- Cooper, GM (2000). Sel: Pendekatan Molekul. Edisi ke-2. Sunderland (MA): Sinauer Associates.
- Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Jemputan ke Biologi. Panamerican Medical Ed.
- Frixione, E., & Meza, I. (2017). Mesin Hidup: Bagaimana Sel Bergerak? . Tabung Budaya Ekonomi.
- Lodish H, Berk A, Zipursky SL, et al. (2000). Biologi Sel Molekul. Edisi ke-4. New York: WH Freeman.