TUBULIN: ALPHA VÀ BETA, CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2026

Các tubulin là một protein dimeric gồm hai polypeptide hình cầu: alpha và beta tubulin. Chúng được sắp xếp theo hình ống để tạo ra các vi ống, chúng cùng với các vi sợi actin và các sợi trung gian tạo nên bộ xương tế bào.

Các vi ống được tìm thấy trong các cấu trúc sinh học thiết yếu khác nhau, chẳng hạn như trùng roi của tinh trùng, phần mở rộng của các sinh vật có lông mao, các lông mao của khí quản và ống dẫn trứng, trong số những người khác.

Hơn nữa, các cấu trúc do tubulin hình thành có chức năng như các tuyến đường vận chuyển - tương tự như đường ray xe lửa - cho các vật liệu và các bào quan trong tế bào. Sự dịch chuyển của các chất và cấu trúc có thể thực hiện được nhờ các protein vận động liên kết với các vi ống, được gọi là kinesin và dynein.

Đặc điểm chung

Các tiểu đơn vị tubulin là 55.000 dị phân tử dalton và là khối xây dựng nên các vi ống. Tubulin được tìm thấy trong tất cả các sinh vật nhân chuẩn và đã được bảo tồn rất tốt trong quá trình tiến hóa.

Chất dimer được tạo thành từ hai polypeptit được gọi là tubulin alpha và beta. Những trùng hợp này tạo thành các vi ống, bao gồm mười ba tế bào hình thành sắp xếp song song theo hình dạng của một ống rỗng.

Một trong những đặc điểm liên quan nhất của vi ống là tính phân cực của cấu trúc. Nói cách khác, hai đầu của vi ống không giống nhau: một đầu được gọi là đầu phát triển nhanh hoặc "nhiều hơn", và đầu kia là đầu phát triển chậm hoặc "ít hơn".

Sự phân cực rất quan trọng vì nó xác định hướng di chuyển dọc theo vi ống. Tubulin dimer có khả năng trùng hợp và khử cực trong chu kỳ lắp ráp nhanh chóng. Hiện tượng này cũng xảy ra ở các sợi actin.

Có một loại tiểu đơn vị thứ ba: đó là gamma tubulin. Đây không phải là một phần của vi ống và nằm trong trung thể; tuy nhiên, nó tham gia vào quá trình tạo mầm và hình thành các vi ống.

Tubulin alpha và beta

Các tiểu đơn vị alpha và beta liên kết chặt chẽ với nhau để tạo thành một heterodimer phức tạp. Trong thực tế, tương tác của phức chất rất mãnh liệt nên nó không phân ly trong điều kiện bình thường.

Các protein này được tạo thành từ 550 axit amin, chủ yếu là axit. Mặc dù các tubulin alpha và beta khá giống nhau, chúng được mã hóa bởi các gen khác nhau.

Các gốc axit amin có nhóm acetyl có thể được tìm thấy trong alpha tubulin, tạo cho nó các đặc tính khác nhau trong roi tế bào.

Mỗi tiểu đơn vị của tubulin được liên kết với hai phân tử: trong alpha tubulin, GTP liên kết không thuận nghịch và quá trình thủy phân hợp chất không xảy ra, trong khi vị trí liên kết thứ hai trong tubulin beta, liên kết thuận nghịch với GTP và thủy phân nó .

Sự thủy phân GTP dẫn đến một hiện tượng được gọi là "không ổn định động" trong đó các vi ống trải qua các chu kỳ tăng trưởng và suy giảm, tùy thuộc vào tốc độ bổ sung tubulin và tốc độ thủy phân GTP.

Hiện tượng này dẫn đến tốc độ luân chuyển cao của các vi ống, trong đó thời gian bán hủy của cấu trúc chỉ là vài phút.

Đặc trưng

Cytoskeleton

Các tiểu đơn vị alpha và beta của tubulin trùng hợp để tạo thành các vi ống, là một phần của bộ xương tế bào.

Ngoài các vi ống, bộ xương tế bào được tạo thành từ hai yếu tố cấu trúc bổ sung: các vi sợi actin có đường kính khoảng 7 nm và các sợi trung gian có đường kính từ 10 đến 15 nm.

Bộ xương tế bào là bộ khung của tế bào, nó hỗ trợ và duy trì hình dạng tế bào. Tuy nhiên, màng và các ngăn dưới tế bào không tĩnh và luôn vận động để có thể thực hiện các hiện tượng nội bào, thực bào và bài tiết vật chất.

Cấu trúc của bộ xương tế bào cho phép tế bào tự chứa để thực hiện tất cả các chức năng nói trên.

Nó là môi trường lý tưởng để các bào quan tế bào, màng sinh chất và các thành phần khác của tế bào thực hiện các chức năng bình thường của chúng, ngoài việc tham gia vào quá trình phân chia tế bào.

Chúng cũng góp phần vào các hiện tượng di chuyển của tế bào như sự di chuyển của amip, và các cấu trúc chuyên biệt để di chuyển như lông mao và trùng roi. Cuối cùng, nó chịu trách nhiệm cho sự chuyển động của các cơ.

Nguyên phân

Nhờ tính không ổn định động, các vi ống có thể được tổ chức lại hoàn toàn trong quá trình phân chia tế bào. Mảng vi ống trong thời gian giữa các pha có khả năng tháo rời và các tiểu đơn vị tubulin là tự do.

Tubulin có thể tự lắp ráp lại và tạo ra thoi phân bào, liên quan đến sự phân tách của nhiễm sắc thể.

Có một số loại thuốc, chẳng hạn như colchicine, taxol và vinblastine làm gián đoạn quá trình phân chia tế bào. Nó tác động trực tiếp lên các phân tử tubulin, ảnh hưởng đến hiện tượng phân ly và lắp ráp vi ống.

Trung thể

Trong tế bào động vật, các vi ống kéo dài đến trung tâm, một cấu trúc gần với nhân được tạo thành từ một cặp trung tâm (mỗi trung tâm hướng vuông góc) và được bao quanh bởi một chất vô định hình, được gọi là chất nền pericentriolar.

Centrioles là những cơ thể hình trụ được tạo thành từ chín bộ ba vi ống, trong một tổ chức tương tự như lông mao và roi tế bào.

Trong quá trình phân bào, các vi ống kéo dài ra khỏi các trung thể, do đó hình thành thoi phân bào, chịu trách nhiệm phân phối chính xác các nhiễm sắc thể cho các tế bào con mới.

Dường như các trung tâm không cần thiết cho việc lắp ráp các vi ống trong tế bào, vì chúng không có trong tế bào thực vật hoặc trong một số tế bào nhân thực, như trong noãn của một số loài gặm nhấm.

Trong ma trận quanh tâm, sự khởi đầu cho quá trình lắp ráp các vi ống xảy ra, nơi sự tạo mầm xảy ra với sự trợ giúp của gamma tubulin.

Quan điểm tiến hóa

Ba loại tubulin (alpha, beta và gamma) được mã hóa bởi các gen khác nhau và tương đồng với một gen được tìm thấy ở sinh vật nhân sơ mã hóa một protein 40.000 dalton, được gọi là FtsZ. Protein của vi khuẩn có chức năng và cấu trúc tương tự như tubulin.

Có thể là protein có chức năng tổ tiên ở vi khuẩn và đã được sửa đổi trong quá trình tiến hóa, kết luận là protein có các chức năng mà nó thực hiện ở sinh vật nhân chuẩn.

Người giới thiệu

1. Cardinali, DP (2007). Khoa học thần kinh ứng dụng: các nguyên tắc cơ bản của nó. Panamerican Medical Ed.
2. Cooper, GM (2000). Tế bào: Phương pháp tiếp cận phân tử. Ấn bản lần 2. Sunderland (MA): Hiệp hội Sinauer.
3. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Thư mời tham gia môn Sinh học. Panamerican Medical Ed.
4. Frixione, E., & Meza, I. (2017). Máy sống: Tế bào di chuyển như thế nào? . Quỹ Văn hóa Kinh tế.
5. Lodish H, Berk A, Zipursky SL, et al. (2000). Sinh học tế bào phân tử. Phiên bản thứ 4. New York: WH Freeman.