estruturas tubulares presentes nas células eucariotas From Wikipedia, the free encyclopedia
Os microtúbulos son estruturas tubulares presentes nas células, de 25 nm de diámetro exterior e uns 12 nm de diámetro interior, con lonxitudes que varían entre uns poucos nanómetros a micrómetros, que se estenden ao longo de todo o citoplasma. Atópanse nas células eucariotas e están formados pola polimerización dun dímero constituído por dúas proteínas globulares, a α e a β tubulinas. Os microtúbulos nucléanse e organízanse nos centros organizadores de microtúbulos (COMTs), como son o centrosoma ou os corpos basais dos cilios e flaxelos. Estes COMTs poden posuír centríolos ou non.
Atopamos microtúbulos no citoplasma formando parte da rede do citoesqueleto (xunto cos microfilamentos e os filamentos intermedios), nos cilios e flaxelos, nos tripletes dos centríolos e no fuso mitótico.
Os microtúbulos interveñen en diversos procesos celulares que implican movemento de vesículas de secreción, movemento de orgánulos, transporte intracelular de substancias (con intervención das proteínas dineína e cinesina), así como na división celular (mitose e meiose). Ademais, constitúen a estrutura interna dos apéndices móbiles da célula eucariota, cilios e flaxelos.
Os microtúbulos son heteropolímeros de α- e β-tubulina, as cales forman dímeros, que son a súa unidade estrutural.[1] Os dímeros polimerizan en 13 protofilamentos, que logo se agregan lateralmente para formar estruturas cilíndricas ocas. Para polimerizar requírese a presenza de dímeros cunha concentración mínima determinada denominada concentración crítica, aínda que o proceso se acelera pola adición de núcleos, que son elongados.
Unha importante característica dos microtúbulos é a súa polaridade. A tubulina polimeriza por adición de dímeros nun ou en ambos os extremos do microtúbulo. A adición faise por unión cabeza con rabo durante a formación dos protofilamentos. Así, vanse formando ringleiras de monómeros de α e β-tubulina na parede do tubo, o que provoca unha polaridade global ao microtúbulo. Debido a que todo os protofilamentos dun microtúbulo teñen a mesma orientación, un extremo está composto por un anel de α-tubulina (denominado extremo -) e, o oposto, por un anel de β-tubulina (denominado extremo +).[2]
Como compoñentes do citoesqueleto (xunto coa actina e os filamentos intermedios), danlle á célula un soporte estrutural. Poden crecer e minguar para orixinar forza.
Os microtúbulos do axonema dos cilios e flaxelos eucariotas (os procariotas son diferentes) permiten a mobilidade destes en asociación con certas proteínas.
Funcionan como autoestradas polas que se moven as proteínas motoras que arrastran vesículas, orgánulos e outros factores celulares ao longo do microtúbulo. Estas proteínas aproveitan a hidrólise do ATP para xerar enerxía mecánica e moverse sobre os microtúbulos. Son a dineína, transportador retrógrado, e a cinesina, transportador anterógrado.
Unha importante estrutura feita de microtúbulos é o fuso mitótico usado nas células eucariotas para separar os cromosomas durante a dividsión celular. A mitose é facilitada por un subgrupo de microtúbulos denominado microtúbulos astrais, definidos como microtúbulos orixinados no centrosoma que non se conectan cos cinetocoros dos cromosomas. Os microtúbulos astrais interacionan co córtex celular e axudan na orientación do fuso. Colócanse en disposición radial arredor dos centrosomas. O grao de recambio ou reciclaxe desta poboación de microtúbulos é maior có de calquera outra poboación. Os microtúbulos astrais funcionan concertadamente coas proteínas motoras dineínas, as cales están orientadas coas súas cadeas lixeiras unidas á membrana celular e a súa porción dinámica unida ao microtúbulo. Isto permite que a contracción da dineína empuxe o centrosoma cara á membrana, facilitando a citocinese. Os microtúbulos astrais non son imprescindibles para que progrese a mitose, pero requírense para asegurar a fidelidade do proceso, xa que interveñen no correcto posicionamento e orientación do fuso mitótico. Tamén están implicados na determinación do plano de división celular baseado na xeometría e polaridade das células.
O citoesqueleto de microtúbulos é esencial durante os procesos morfoxenéticos do desenvolvemento dos organismos. Por exemplo, durante a embrioxénese na mosca da froita Drosophila melanogaster, requírese unha rede de microtúbulos intacta e polarizada dentro do oocito a fin de establecer os eixes do ovo; deste modo, os sinais entre as células foliculares e as do oocito (como os factores semellantes ao TGF-alfa) provocan a reorganización dos microtúbulos situando o seu extremo (-) na zona anterior do oocito, o que polariza a estrutura e comporta a aparición dun eixe dorsoanterior.[3] Esta implicación na arquitectura do corpo tamén se dá en mamíferos.[4]
Outro campo no cal os microtúbulos son esenciais é a formación do sistema nervioso en vertebrados superiores; neles a dinámica da tubulina e das proteínas asociadas aos microtúbulos (MAPs) é controlada con precisión a fin de desenvolver a base neuronal do cerebro.[5]
O citoesqueleto celular é un elemento dinámico que actúa a moitos niveis na célula: ademais de dotala dunha forma determinada e de vertebrar o tránsito de vesículas e orgánulos, pode influír na expresión xénica. Porén, as vías celulares (é dicir, os mecanismos de transdución de sinais) que interveñen nesta comunicación son moi pouco coñecidos. Non obstante, describiuse a relación entre a despolimerización de microtúbulos mediada por fármacos e a expresión específica de factores de transcrición e, en consecuencia, a expresión diferencial dos xenes dependentes da presenza destes factores.[6] Esta comunicación entre o citoesqueleto e a regulación da resposta celular está tamén relacionada coa xeración de factores de crecemento: por exemplo, esta relación existe para o factor de crecemento do tecido conectivo.[7]
Na terapia contra o cáncer este feito ten vital importancia pois o paclitaxel (comercialmente coñecido como taxol, un antitumoral moi empregado) posúe como albo o citoesqueleto de microtúbulos, e é precisamente a interacción deste último con elementos que modulan o ciclo celular o que provoca, en presenza do antitumoral, unha serie de fallos celulares nas células cancerosas que conducen á súa morte celular programada ou apoptose.[8]
A polimerización dos microtúbulos realízase nun centro organizador de microtúbulos. Nestes centros existe un tipo de tubulina, chamada γ-tubulina, que actúa nucleando a adición de novos dímeros, con intervención doutras proteínas reguladoras. Considérase que existe un complexo anular de γ-tubulina, sempre situado no extremo - do microtúbulo.[9]
Durante a polimerización, ambas as unidades de tubulina están unidas a unha molécula de guanosín trifosfato ou GTP.[1] O GTP desempeña unha función estrutural na α-tubulina, mais é hidrolizado a GDP na β-tubulina. Esta hidrólise modula a adición de novos dímeros. Así, o GTP hidrólizase tras un certo período de tempo, o que permite que, se a adición de dímeros é rápida, se forme no extremo (+) un casquete de β-tubulina unida a GTP, mientras que, en caso de ser lenta, o que se expón é tubulina unida a GDP. Esta unión a un ou outro nucleótido é a que determina a velocidade de polimerización ou despolimerización do microtúbulo. Deste modo, un casquete no extremo (+) con GTP favorece a elongación, mentres que un de GDP, a despolimerización.[10]
Agora ben, este proceso, de adición ou non de novos monómeros, depende da concentración de dímeros de αβ-tubulina na solución; se a súa concentración é maior ca un parámetro coñecido como concentración crítica (Cc) (que é a constante de equilibrio de disociación dos dímeros do extremo do microtúbulo), o microtúbulo medra, e se é menor, mingua. E segundo a presenza dun casquete de GTP ou GDP, a Cc é distinta, o cal define que o extremo (+) e (-) teñan valores distintos, o que á súa vez favorece que a actividade dinámica do extremo (+) sexa maior debido a unha menor Cc específica. O microtúbulo, por tanto, pode crecer por ambos os extremos ou só por un, dependendo da concentración de dímeros de αβ-tubulina. A interacción do extremo (-) co centro organizador de microtúbulos diminúe moito a súa actividade.
Estes feitos están modulados por proteínas asociadas a microtúbulos ou MAPs.
Resumo global de ditas propiedades:
Estas características explican que exista unha inestabilidade dinámica nos microtúbulos, que consiste en que, nunha mesma célula, algúns microtúbulos están despolimerizándose (o que se chama catástrofe) e outros elongándose (o que se chama rescate).
Existen unha gran cantidade de drogas capaces de unirse á tubulina, modular o seu estado de activación e así interferir coa dinámica microtubular a concentracións intracelulares moito máis baixas ca a de tubulina. Deste xeito, as células deteñen o seu ciclo celular, o que pode conducir á morte celular programada. Os compostos que modulan a actividade da tubulina poden dividirse de forma xeral en dous grandes grupos: en primeiro lugar están os inhibidores da súa polimerización, como a colchicina[11] e a vincristina,[12] que se unen a esta impedindo que forme microtúbulos. Por outro lado, están os axentes estabilizantes de microtúbulos (MSAs), como o paclitaxel (coñecido comercialmente como taxol)[13] e o docetaxel,[14] os cales se unen preferentemente á tubulina ensamblada, minimizando a disociación da tubulina-GDP dos extremos dos microtúbulos e inducindo a ensamblaxe da tubulina-GDP normalmente inactiva. Os fármacos moduladores da polimerización de microtúbulos foron moi usados na terapia antitumoral. Ao seren indispensables para a mitose e detela, conseguen actuar contra o tumor, mais tamén se ven afectados aqueles tecidos en rápida proliferación (medula ósea, mucosa intestinal...). O éxito clínico do paclitaxel e o docetaxel conduciron á procura de novos compostos co mesmo mecanismo de acción e á descuberta nos últimos anos dunha gran cantidade de axentes estabilizantes de microtubulos con polo menos dous sitios de unión distintos.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
