Microtúbulos

Microtúbulos são filamentos de proteínas que possuem uma estrutura tubular e, juntamente com a actina e os filamentos intermediários, formam o citoesqueleto das células eucarióticas. Eles estabilizam a célula e também contribuem para o transporte e movimento dentro da célula.

O que são microtúbulos?

Os microtúbulos são polímeros tubulares cujas estruturas proteicas têm um diâmetro de cerca de 24 nm. Juntamente com outros filamentos, eles formam o citoesqueleto, que dá força e forma às células. Além disso, eles também desempenham um papel essencial no movimento celular e também são importantes elementos dos cílios, flagelos, centríolos e fusos nucleares. Os microtúbulos também são muito importantes para a terapia do câncer. Alguns princípios ativos que influenciam a divisão das células tumorais já são utilizados na forma de quimioterápicos ou citostáticos.

Anatomia e estrutura

Os microtúbulos são constituídos por dímeros de tubulina alfa e beta (heterodímeros). Os heterodímeros são as subunidades dos microtúbulos, também conhecidos como protofilamentos. Os protofilamentos constroem o corpo oco na forma de uma espiral ao serem sobrepostos, com apenas unidades alfa-tubulina em uma extremidade e apenas subunidades beta-tubulina na outra extremidade. A tubulina alfa e beta têm a propriedade de se ligar a 1 molécula de GTP. O GTP está irreversivelmente ligado à alfa tubulina.

Os heterodímeros estão preferencialmente localizados na extremidade positiva, então um microtúbulo cresce nessa direção, enquanto a extremidade negativa forma o lado estável. Um microtúbulo tem entre um micrômetro e várias centenas de micrômetros de comprimento. Os microtúbulos são arranjados como um singleto, dupleto ou tripleto. Os filamentos normalmente vêm do centro de organização dos microtúbulos, incluindo, por exemplo, os centríolos ou corpos basais. Além disso, é feita uma distinção entre duas populações diferentes: microtúbulos dinâmicos, de curta duração e estáveis, de longa duração. Os microtúbulos estáveis ​​representam a estrutura dos flagelos, cílios e centríolos.

Os microtúbulos de vida longa também ocorrem nos axônios dos neurônios ou nos flagelos das células espermáticas. Lá eles garantem flexibilidade, estabilidade e mobilidade. Microtúbulos dinâmicos também podem ser encontrados onde uma rápida remodelação é necessária. Além disso, eles garantem a distribuição dos cromossomos nas células-filhas. Os microtúbulos são formados ou decompostos alternadamente, com o aumento e a decomposição ocorrendo principalmente na extremidade positiva. Um microtúbulo cresce até que não haja mais heterodímeros suficientes.

Então começa a despolimerização, onde a concentração de tubulina aumenta novamente e um novo crescimento começa. Diferentes substâncias impedem a despolimerização ou a polimerização, são utilizadas no tratamento de doenças.

Função e tarefas

Os microtúbulos têm tarefas multifuncionais. Eles influenciam a disposição dos cromossomos e o movimento das vesículas, que funciona como um sistema de trilhos. A atividade da vesícula é o pré-requisito para o transporte das proteínas do motor. O transporte ocorre devido às proteínas cinesina e dineína, que estão localizadas na superfície da vesícula. As vesículas cobertas com dineína são transportadas da extremidade positiva para a extremidade negativa, enquanto as vesículas cobertas com cinesina são transportadas na direção oposta.

Se microtúbulos individuais se acumulam, estruturas complexas são formadas. Isso inclui os centríolos e os corpos basais. Os centríolos são constituídos por nove tripletos de microtúbulos, que consistem em dois microtúbulos incompletos e um completo. Os corpos basais têm a mesma estrutura dos centríolos. Eles estão localizados sob a superfície da célula e têm a função de ancorar flagelos e cílios. Os cinocílios são constituídos por um par central de microtúbulos e nove dupletos de microtúbulos. Os cinocílios ocorrem principalmente nas células epiteliais e transportam pequenas partículas na superfície da célula. Os cílios consistem em uma membrana plasmática e são encontrados na superfície das células eucarióticas.

Seu centro consiste em microtúbulos estáveis ​​dispostos na forma de um feixe. Os cílios são responsáveis ​​pelo movimento do fluido pela superfície da célula. Por exemplo, alguns protozoários os usam para coletar partículas de alimentos. Muitos cílios são encontrados nas células epiteliais, onde transportam camadas de muco com células mortas ou partículas de poeira até a garganta para que possam ser excretados posteriormente.

Além disso, os cílios criam uma corrente na parede da trompa de Falópio para que os óvulos possam ser transportados através da trompa de Falópio. Os flagelos (flagelos) têm a mesma estrutura dos cílios do cinema, mas são muito mais longos e são usados ​​para a locomoção celular. Isso inclui, por exemplo, o movimento dos espermatozóides e o transporte de protozoários.

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Doenças

Na displasia ciliar primária, os cinocílios são defeituosos e o número de moléculas de dineína é reduzido. A displasia ciliar primária é uma doença hereditária muito rara em que o mecanismo de transporte que transporta as bactérias e partículas inaladas não funciona corretamente. Como resultado, o movimento dos cílios está ausente ou é muito descoordenado.

Por esse motivo, as partículas de sujeira não podem ser transportadas adequadamente com o muco brônquico ou a secreção dos seios paranasais, o que leva à bronquiectasia (dilatação brônquica irreversível), bronquite crônica ou sinusite crônica. Se a batida dos flagelos do esperma nos homens for perturbada, ocorre infertilidade. No contexto da doença de Alzheimer, microtúbulos alterados são encontrados no cérebro do paciente. Nessa doença, a enzima MARK2 influencia a proteína tau. Em células normais, a tau está ligada aos microtúbulos, estabilizando-os. No entanto, quando o MARK2 atua na tau, ocorre instabilidade do citoesqueleto e distúrbios no sistema de transporte celular, o que é uma das marcas da doença de Alzheimer.