Microtubules: Struktur, Fungsi & Penyakit

Microtubules adalah filamen protein yang mempunyai struktur tiub dan, bersama dengan filamen aktin dan perantaraan, membentuk sitoskeleton sel eukariotik. Mereka menstabilkan sel dan juga mengambil bahagian dalam pengangkutan dan pergerakan di dalam sel.

Apa itu mikrotubulus?

Microtubules adalah polimer tiub yang struktur proteinnya berdiameter sekitar 24nm. Bersama dengan filamen lain, mereka membentuk sitoskeleton yang memberikan sel kekuatan dan bentuk. Selain itu, mereka juga memainkan peranan penting dalam pergerakan sel dan juga elemen penting dari silia, flagela, centrioles dan spindle nuklear. Microtubules juga sangat penting dalam kanser terapi. Beberapa agen yang mempunyai kesan pada pembelahan sel tumor sudah digunakan dalam bentuk kemoterapi atau sitostatik.

Anatomi dan struktur

Microtubules terdiri daripada dimer alpha dan beta tubulin (heterodimer). Heterodimer adalah subunit mikrotubulus, yang juga disebut protofilamen. Protofilamen membina badan berongga dalam bentuk lingkaran dengan interkalasi, dengan hanya unit alpha-tubulin di satu hujung dan hanya subunit beta-tubulin di ujung yang lain. Alpha- dan beta-tubulin mempunyai sifat mengikat 1 molekul GTP. Pada alpha-tubulin, GTP terikat secara tidak berbalik. Heterodimer terletak di hujung tambah, oleh itu mikrotubulus tumbuh ke arah ini, sementara hujung tolak membentuk sisi stabil. Panjang mikrotubulus antara satu mikrometer dan beberapa ratus mikrometer. Susunan mikrotubulus sama ada singlet, duplet atau triplet. Filamen biasanya berasal dari pusat penyusun mikrotubulus, yang merangkumi, misalnya, sentriol atau badan basal. Di samping itu, dua populasi berbeza dibezakan: mikrotubulus dinamik, jangka pendek dan mikrotubulus jangka panjang yang stabil. Mikrotubulus stabil membentuk perancah flagella, silia dan sentriol. Selanjutnya, mikrotubulus jangka panjang juga terdapat di akson neuron atau di flagella sperma sel. Di sana mereka memberikan fleksibiliti, kestabilan dan mobiliti. Mikrotubulus dinamik juga dijumpai di mana pembentukan semula yang cepat diperlukan. Di samping itu, mereka memastikan pengedaran of kromosom dalam sel anak perempuan. Microtubules dibina atau dipecah secara bergantian, dengan pembinaan atau pemecahan berlaku terutamanya di hujung tambah. Microtubule tumbuh sehingga tidak ada heterodimer yang mencukupi. Depolimerisasi kemudian bermula, menyebabkan kepekatan tubulin meningkat semula dan pertumbuhan baru bermula. Bahan yang berbeza menghentikan depolimerisasi atau polimerisasi, bahan ini digunakan untuk merawat penyakit.

Fungsi dan tugas

Microtubules mempunyai tugas pelbagai fungsi. Mereka mempengaruhi susunan kromosom dan pergerakan vesikel, yang berfungsi seperti sistem rel. Aktiviti vesikel adalah prasyarat untuk pengangkutan motor protein. Pengangkutan berlaku kerana protein kinesin dan dynein, yang terletak di permukaan vesikel. Vesikel yang ditempati oleh dynein diangkut dari tambah ke hujung minus, sementara vesikel yang ditempati oleh kinesin diangkut ke arah yang berlawanan. Apabila mikrotubulus individu berkumpul, struktur kompleks terbentuk. Ini termasuk centrioles dan badan basal. Centrioles terdiri daripada sembilan mikrotubulus triplet yang terdiri daripada dua mikrotubulus tidak lengkap dan satu mikrotubulus lengkap. Badan basal mempunyai struktur yang sama dengan sentriol. Mereka terletak di bawah permukaan sel dan mempunyai fungsi mengikat flagella dan kinocilia. Kinoceils terdiri daripada pasangan mikrotubulus pusat dan sembilan mikrotubulus duplet. Kinoceil banyak dijumpai pada sel epitelium dan mengangkut zarah kecil di permukaan sel. Silia terdiri daripada membran plasma dan terdapat di permukaan sel eukariotik. Pusatnya terdiri daripada mikrotubulus stabil yang disusun dalam bentuk bundle. Cilia menyediakan pergerakan cecair melintasi permukaan sel. Sebagai contoh, mereka digunakan oleh beberapa protozoa untuk mengumpulkan zarah makanan. Seria banyak terdapat pada sel epitelium, di mana mereka mengangkut lapisan lendir yang mengandungi sel mati atau zarah debu hingga ke kerongkong sehingga kemudiannya dapat diekskresikan. Di samping itu, silia membuat arus di dinding tiub fallopi supaya oosit dapat diangkut melalui tiub fallopio. Flagella (flagella) mempunyai struktur yang sama dengan kinocilia, tetapi mereka lebih panjang dan berfungsi untuk bergerak sel. Ini termasuk, sebagai contoh, sperma pergerakan lokomotif dan protozoa.

Penyakit

Pada displasia ciliary primer, kinocilia terbentuk secara cacat dan bilangan dynein molekul berkurang. Displasia ciliary primer adalah penyakit yang diwarisi yang jarang berlaku dan di mana mekanisme pengangkutan yang disedut bakteria dan zarah tidak berfungsi dengan baik. Akibatnya, pergerakan kinocilia tidak ada atau sangat tidak terkoordinasi. Atas sebab ini, zarah kotoran dengan lendir bronkus atau rembesan sinus paranasal tidak dapat diangkut dengan betul, yang membawa kepada bronkektasis (dilatasi bronkus yang tidak dapat dipulihkan), hingga kronik bronkitis atau menjadi kronik sinusitis. Sekiranya rentak lambang dari sperma terganggu pada lelaki, kemandulan berlaku. Dalam Alzheimer penyakit, mikrotubulus yang diubah terdapat di otak pesakit. Dalam penyakit ini, enzim MARK2 mempengaruhi protein tau. Dalam sel normal, tau terikat pada mikrotubulus, menstabilkannya. Namun, apabila MARK2 bertindak pada tau, ketidakstabilan dan gangguan sitoskeletal dalam sistem pengangkutan sel berlaku, yang merupakan salah satu ciri khas Alzheimer penyakit.