Mikrotuubulid

Mikrotuubulid "Valgufilamendid" on torukujulise struktuuriga kiud, mis koos aktiini ja vahekiududega moodustavad eukarüootsete rakkude tsütoskeleti. Need stabiliseerivad raku ja osalevad ka raku siseses transpordis ja liikumises.

Mis on mikrotuubulid?

Mikrotuubulid on torukujulised polümeerid, mille valgustruktuuride läbimõõt on umbes 24 nm. Koos teiste filamentidega moodustavad nad tsütoskeleti, mis annab rakkudele tugevuse ja kuju. Lisaks mängivad nad olulist rolli ka rakkude liikumises ja on ka tsilia, flagella, tsentrioolide ja tuuma spindlite olulised elemendid. Mikrotuubulid on vähiravis ka väga olulised. Mõningaid kasvajarakkude jagunemist mõjutavaid toimeaineid kasutatakse juba kemoterapeutiliste või tsütostaatiliste ainete kujul.

Anatoomia ja struktuur

Mikrotuubulid koosnevad alfa- ja beeta-tubuliini dimeeridest (heterodimeerid). Heterodimeerid on mikrotuubulite alaühikud, mida tuntakse ka protofilamentidena. Protofilamendid moodustavad õõneskeha spiraali kujul, asetades need üksteise otsa, ühes otsas on ainult alfa-tubuliini ühikud ja teises otsas ainult beeta-tubuliini alaühikud. Alfa- ja beeta-tubuliinil on omadus siduda GTP 1 molekul. GTP on pöördumatult seotud alfa-tubuliiniga.

Heterodimeerid asuvad eelistatavalt pluss-otsas, nii et mikrotuubul kasvab selles suunas, samal ajal kui miinusotsa moodustab stabiilse külje. Mikrotuubul on ühe mikromeetri ja mitmesaja mikromeetri pikkune. Mikrotuubud on paigutatud kas singi, dubleti või tripletina. Hõõgniidid pärinevad tavaliselt mikrotuubulite organiseerimiskeskusest, sealhulgas näiteks tsentrioolidest või põhikehadest. Lisaks eristatakse kahte erinevat populatsiooni: dünaamilised, lühiajalised ja stabiilsed, pikaealised mikrotuubulid. Stabiilsed mikrotuubulid esindavad flagella, cilia ja tsentrioolide raamistikku.

Pikaealised mikrotuubulid esinevad ka neuronite aksonites või spermarakkude kärbes. Seal tagavad nad paindlikkuse, stabiilsuse ja liikuvuse. Dünaamilisi mikrotuubuleid võib leida ka seal, kus on vaja kiiret ümberehitust. Lisaks tagavad nad kromosoomide jaotumise tütarrakkudes. Mikrotuubulid ehitatakse üles või lagundatakse vaheldumisi, kusjuures kogunemine ja purunemine toimub peamiselt plussotsas. Mikrotuubul kasvab seni, kuni heterodimeere pole enam piisavalt.

Seejärel algab depolümerisatsioon, mille käigus tubuliini kontsentratsioon taas suureneb ja algab uus kasv. Erinevad ained takistavad depolümerisatsiooni või polümerisatsiooni, neid kasutatakse haiguste raviks.

Funktsioon ja ülesanded

Mikrotuubulitel on multifunktsionaalsed ülesanded. Need mõjutavad kromosoomide paigutust ja vesiikulite liikumist, mis toimib nagu rööbassüsteem. Vesiikulite aktiivsus on mootori valkude transpordi eeltingimus. Transport toimub kinesiini ja düneiini valkude tõttu, mis asuvad vesiikuli pinnal. Düneiiniga kaetud vesiikulid transporditakse plusspunktist miinusotsa, kinesiiniga kaetud vesiikulid aga vastupidises suunas.

Üksikute mikrotuubulite kogunemisel moodustuvad keerulised struktuurid. Nende hulka kuuluvad tsentrioolid ja basaalkehad. Tsentrioolid koosnevad üheksast mikrotuubulist kolmikust, mis koosnevad kahest mittetäielikust ja ühest täielikust mikrotuubulist. Basaalkehadel on sama struktuur kui tsentrioolidel. Need asuvad rakupinna all ja nende ülesandeks on kinnitada flagella ja cilia. Kinocilia koosneb tsentraalsest mikrotuubulite paarist ja üheksast mikrotuubulite dubletist. Kinokiilia esineb peamiselt epiteelirakkudel ja transpordib raku pinnale väikseid osakesi. Cilia koosneb plasmamembraanist ja neid leidub eukarüootsete rakkude pinnal.

Nende kese koosneb stabiilsetest mikrotuubulitest, mis on paigutatud kimbu kujul. Cilia vastutab vedeliku liikumise eest üle raku pinna. Näiteks kasutavad mõned algloomad neid toiduosakeste kogumiseks. Epiteelirakkudes leidub palju tsiliaid, kus nad transpordivad surnud rakkude või tolmuosakestega limakihid kuni kurgusse, et neid hiljem erituda.

Lisaks loovad koored munajuha seinale voolu, et munarakke saaks munajuha kaudu transportida. Flagella (flagella) on sama struktuuriga kui kinoa ciliaadid, kuid need on palju pikemad ja neid kasutatakse rakkude liikumiseks. See hõlmab näiteks sperma liikumist ja algloomade transporti.

Ravimid leiate siit

Haigused

Primaarse tsiliaarse düsplaasia korral on kinokiilia vigane ja düneiinimolekulide arv väheneb. Primaarne tsiliaarne düsplaasia on väga harv pärilik haigus, mille korral sissehingatud baktereid ja osakesi edastav transpordimehhanism ei tööta korralikult. Selle tulemusel puudub kinokiilia liikumine või see on väga koordineerimata.

Sel põhjusel ei saa mustuseosakesi koos bronhide lima ega paranasaalsete siinuste sekretsiooniga korralikult välja vedada, mis põhjustab bronhoektaasi (pöördumatut bronhide laienemist), kroonilist bronhiiti või kroonilist sinusiiti. Kui meestel on häiritud sperma flagella peksmine, ilmneb viljatus. Alzheimeri tõve taustal leitakse patsiendi ajus muutunud mikrotuubulid. Selle haiguse korral mõjutab ensüüm MARK2 tau valku. Normaalsetes rakkudes seotakse tau mikrotuubulitega, mis neid stabiliseerib. Kuid kui MARK2 toimib tau-le, ilmneb tsütoskeleti ebastabiilsus ja häireid rakkude transpordisüsteemis, mis on Alzheimeri tõve üks tunnusjooni.