Microtubuli: struttura, funzioni e importanza clinica
I microtubuli sono strutture cellulari sotto forma di cilindri che svolgono funzioni fondamentali correlate al supporto, alla mobilità cellulare e alla divisione cellulare, tra gli altri. Questi filamenti sono presenti nelle cellule eucariotiche.
Sono cavi e il loro diametro interno è nell'ordine di 25 nm, mentre il diametro esterno è di 25 nm. La lunghezza varia tra 200 nm e 25 μm. Sono strutture abbastanza dinamiche, con una polarità definita, capace di crescere e accorciarsi.
Struttura e composizione
I microtubuli sono costituiti da molecole di natura proteica. Sono formati da una proteina chiamata tubulina.
La tubulina è un dimero, i suoi due componenti sono α-tubulina e β-tubulina. Il cilindro cavo è composto da tredici catene di questo dimero.
Le estremità di un microtubulo non sono le stesse. Cioè, c'è una polarità dei filamenti. Un'estremità è conosciuta come più (+) e l'altro meno (-).
Il microtubulo non è una struttura statica, i filamenti possono cambiare rapidamente dimensione. Questo processo di crescita o accorciamento avviene principalmente all'estremo; Questo processo è chiamato autoassemblaggio. Il dinamismo dei microtubuli consente alle cellule animali di cambiare forma.
Ci sono delle eccezioni Questa polarità è indistinta nei microtubuli all'interno dei dendriti, nei neuroni.
I microtubuli non sono distribuiti in modo omogeneo in tutte le forme cellulari. La sua posizione dipende principalmente dal tipo di cellula e dallo stato di esso. Ad esempio, in alcuni parassiti protozoari, i microtubuli formano un'armatura.
Allo stesso modo, quando la cellula si trova in un'interfaccia, questi filamenti si disperdono nel citoplasma. Quando la cellula inizia a dividersi, i microtubuli iniziano a organizzarsi nel fuso mitotico.
funzioni
citoscheletro
Il citoscheletro è composto da una serie di filamenti, inclusi microtubuli, filamenti intermedi e microfilamenti. Come suggerisce il nome, il citoscheletro è responsabile del supporto della cellula, della motilità e della regolazione.
I microtubuli sono associati a proteine specializzate (MAP, per il suo acronimo in inglese, proteine associate ai microtubuli) per adempiere alle loro funzioni.
Il citoscheletro è particolarmente importante nelle cellule animali, poiché non hanno una parete cellulare.
mobilità
I microtubuli hanno un ruolo fondamentale nelle funzioni motorie. Servono come una specie di indizio in modo che le proteine correlate al movimento possano muoversi. Allo stesso modo, i microtubuli sono carreggiate e carretti proteici.
Specificamente, kinesins e dynein sono proteine trovate nel citoplasma. Queste proteine si legano ai microtubuli per eseguire i movimenti e consentire la mobilizzazione dei materiali in tutto lo spazio cellulare.
Trasportano vescicole e si spostano su lunghe distanze con i microtubuli. Possono anche trasportare merci che non si trovano nelle vescicole.
Le proteine motorie hanno un tipo di braccia e, modificando la forma di queste molecole, il movimento può essere eseguito. Questo processo dipende dall'ATP.
Divisione cellulare
Per quanto riguarda la divisione cellulare, sono indispensabili per la corretta ed equa distribuzione dei cromosomi. I microtubuli sono assemblati e formano il fuso mitotico.
Quando il nucleo si divide, i microtubuli trasportano e separano i cromosomi dai nuovi nuclei.
Cilio e flagelli
I microtubuli sono legati alle strutture cellulari che consentono il movimento: ciglia e flagelli.
Queste appendici sono sotto forma di fruste sottili e permettono alla cellula di muoversi nel suo centro. I microtubuli facilitano l'assemblaggio di queste estensioni cellulari.
Le ciglia e i flagelli hanno una struttura identica; tuttavia, le ciglia sono più corte (da 10 a 25 micron) e di solito lavorano insieme. Per il movimento, la forza applicata è parallela alla membrana. Le ciglia si comportano come "remi" che spingono la cellula.
Al contrario, i flagelli sono più lunghi (da 50 a 70 micron) e di solito la cellula presenta uno o due. La forza applicata è perpendicolare alla membrana.
La vista trasversale di queste appendici presenta una disposizione 9 + 2. Questa nomenclatura si riferisce alla presenza di 9 coppie di microtubuli fusi che circondano una coppia centrale non fusa.
La funzione motoria è il prodotto dell'azione di proteine specializzate; Dynein è uno di questi. Grazie all'ATP, le proteine possono cambiare forma e consentire il movimento.
Centinaia di organismi usano queste strutture per muoversi. Cilia e flagelli sono presenti negli organismi unicellulari, negli spermatozoi e nei piccoli animali multicellulari, tra gli altri. Il corpo basale è l'organello cellulare da cui provengono ciglia e flagelli.
centrioli
I centrioli sono estremamente simili ai corpi basali. Questi organelli sono caratteristici delle cellule eucariotiche, ad eccezione delle cellule vegetali e di alcuni protisti.
Queste strutture hanno una forma a botte. Il suo diametro è di 150 nm e la lunghezza è di 300-500 nm. I microtubuli nei centrioli sono organizzati in tre filamenti fusi.
I centrioli si trovano in una struttura chiamata centrosoma. Ogni centrosoma è composto da due centrioli e una matrice ricca di proteine chiamata matrice pericentriolare. In questa disposizione, i centrioli organizzano i microtubuli.
L'esatta funzione di centrioli e divisione cellulare non è ancora nota in dettaglio. In alcuni esperimenti, i centrioli sono stati rimossi e detta cellula è in grado di dividersi senza grandi inconvenienti. I centrioli sono responsabili della formazione del fuso mitotico: qui i cromosomi si uniscono.
piante
Nelle piante, i microtubuli hanno un ruolo aggiuntivo nella disposizione delle pareti cellulari, contribuendo ad organizzare le fibre di cellulosa. Inoltre, aiutano la divisione e l'espansione cellulare nelle verdure.
Importanza clinica e droghe
Le cellule tumorali sono caratterizzate da un'elevata attività mitotica; pertanto, la ricerca di farmaci il cui obiettivo è l'assemblaggio di microtubuli contribuirebbe a fermare tale crescita.
Esiste una serie di farmaci responsabili della destabilizzazione dei microtubuli. Colcemide, colchicina, vincristina e vinblastina impediscono la polimerizzazione dei microtubuli.
Ad esempio, la colchicina è usata per curare la gotta. Gli altri sono usati nel trattamento dei tumori maligni.
