Microtubuli

Microtubuli zijn eiwitfilamenten met een buisvormige structuur en vormen samen met actine en intermediaire filamenten het cytoskelet van eukaryote cellen. Ze stabiliseren de cel en dragen ook bij aan het transport en de beweging binnen de cel.

Wat zijn microtubuli?

Microtubuli zijn buisvormige polymeren waarvan de eiwitstructuren een diameter hebben van ongeveer 24 nm. Samen met andere filamenten vormen ze het cytoskelet, dat de cellen kracht en vorm geeft. Bovendien spelen ze ook een essentiële rol bij celbeweging en zijn ze ook belangrijke elementen van cilia, flagella, centriolen en nucleaire spillen. Microtubuli zijn ook erg belangrijk voor kankertherapie. Sommige actieve ingrediënten die een invloed hebben op de deling van tumorcellen worden al gebruikt in de vorm van chemotherapeutische of cytostatica.

Anatomie en structuur

Microtubuli bestaan ​​uit alfa- en bèta-tubuline-dimeren (heterodimeren). De heterodimeren zijn de subeenheden van de microtubuli, die ook wel protofilamenten worden genoemd. De protofilamenten bouwen het holle lichaam op in de vorm van een spiraal door over elkaar heen te worden gelegd, met alleen alfa-tubuline-eenheden aan het ene uiteinde en alleen bèta-tubuline-subeenheden aan het andere uiteinde. Alfa- en bètatubuline hebben het vermogen om 1 molecuul GTP te binden. De GTP is onomkeerbaar gebonden aan de alfa-tubuline.

De heterodimeren bevinden zich bij voorkeur aan het plus-uiteinde, dus een microtubulus groeit in deze richting, terwijl het min-uiteinde de stabiele kant vormt. Een microtubule is tussen één micrometer en enkele honderden micrometers lang. De microtubuli zijn gerangschikt als een singlet, doublet of triplet. De filamenten komen normaal gesproken uit het microtubule-organiserende centrum, inclusief bijvoorbeeld de centriolen of basale lichamen. Daarnaast wordt onderscheid gemaakt tussen twee verschillende populaties: dynamische, kortlevende en stabiele, langlevende microtubuli. De stabiele microtubuli vertegenwoordigen het raamwerk van flagella, cilia en centriolen.

De langlevende microtubuli komen ook voor in de axonen van neuronen of in de flagellen van zaadcellen. Daar zorgen ze voor flexibiliteit, stabiliteit en mobiliteit. Dynamische microtubuli kunnen ook worden gevonden waar snelle reconstructie vereist is. Daarnaast zorgen ze voor de verdeling van de chromosomen in de dochtercellen. Microtubuli worden afwisselend opgebouwd of afgebroken, waarbij de opbouw en afbraak voornamelijk aan de positieve kant plaatsvindt. Een microtubulus groeit totdat er niet meer genoeg heterodimeren zijn.

Dan begint de depolymerisatie, waardoor de concentratie tubuline weer toeneemt en een nieuwe groei begint. Verschillende stoffen voorkomen de depolymerisatie of de polymerisatie, deze worden gebruikt om ziekten te behandelen.

Functie en taken

Microtubuli hebben multifunctionele taken. Ze beïnvloeden de rangschikking van de chromosomen en de beweging van de blaasjes, die werkt als een railsysteem. De vesikelactiviteit is een voorwaarde voor het transport van motoreiwitten. Het transport vindt plaats door de eiwitten kinesine en dyneïne, die zich op het blaasjeoppervlak bevinden. Met dyneïne bedekte blaasjes worden van het plus- naar het min-uiteinde getransporteerd, terwijl met kinesine bedekte blaasjes in de tegenovergestelde richting worden getransporteerd.

Als individuele microtubuli zich ophopen, worden complexe structuren gevormd. Deze omvatten de centriolen en de basale lichamen. Centriolen bestaan ​​uit negen microtubuli-tripletten, die bestaan ​​uit twee incomplete en één complete microtubuli. Basale lichamen hebben dezelfde structuur als centriolen. Ze bevinden zich onder het celoppervlak en hebben de taak flagella en cilia te verankeren. Kinocilia bestaan ​​uit een centraal paar microtubuli en negen microtubuli-doubletten. Kinocilia komen voornamelijk voor op epitheelcellen en transporteren kleine deeltjes op het oppervlak van de cel. Cilia bestaan ​​uit een plasmamembraan en worden aangetroffen op het oppervlak van eukaryote cellen.

Hun centrum bestaat uit stabiele microtubuli die zijn gerangschikt in de vorm van een bundel. Cilia zijn verantwoordelijk voor de beweging van vloeistof over het celoppervlak. Sommige protozoa gebruiken ze bijvoorbeeld om voedseldeeltjes te verzamelen. Op de epitheelcellen worden veel trilharen aangetroffen, waar ze slijmlagen met dode cellen of stofdeeltjes naar de keel transporteren, zodat ze later kunnen worden uitgescheiden.

Daarnaast creëren trilharen een stroom op de eileiderwand waardoor de eicellen door de eileider getransporteerd kunnen worden. Flagella (flagella) hebben dezelfde structuur als cilia cilia, maar ze zijn veel langer en worden gebruikt voor celbeweging. Dit omvat bijvoorbeeld de beweging van sperma en het transport van protozoa.

Uw medicatie vindt u hier

Ziekten

Bij primaire ciliaire dysplasie zijn de kinocilia defect en is het aantal dyneïnemoleculen verminderd. Primaire ciliaire dysplasie is een zeer zeldzame erfelijke ziekte waarbij het transportmechanisme dat ingeademde bacteriën en deeltjes vervoert niet goed werkt. Als gevolg hiervan ontbreekt de beweging van de trilharen of is deze erg ongecoördineerd.

Om deze reden kunnen de vuildeeltjes niet goed worden weggevoerd met het bronchiale slijm of de afscheiding van de neusbijholten, wat leidt tot bronchiëctasie (onomkeerbare bronchiale verwijding), chronische bronchitis of chronische sinusitis. Als de flagella-slag van het sperma bij mannen wordt verstoord, treedt onvruchtbaarheid op. In de context van de ziekte van Alzheimer worden veranderde microtubuli aangetroffen in de hersenen van de patiënt. Bij deze ziekte beïnvloedt het enzym MARK2 het eiwit tau. In normale cellen wordt tau gebonden aan microtubuli, waardoor ze worden gestabiliseerd. Wanneer MARK2 echter inwerkt op tau, treedt instabiliteit van het cytoskelet en verstoring van het celtransportsysteem op, wat een van de kenmerken is van de ziekte van Alzheimer.