Microtubuli
Questi dritto, cilindri cavi si trovano in tutto il citoplasma di tutte le cellule eucariotiche (procarioti non li hanno) e di eseguire una varietà di funzioni, che vanno dal trasporto di sostegno strutturale. I microtubuli, che hanno un diametro di circa 25 nanometri, fanno parte del citoscheletro che dà struttura e forma a una cellula e fungono anche da nastri trasportatori che spostano altri organelli in tutto il citoplasma., Inoltre, i microtubuli sono i componenti principali delle ciglia e dei flagelli e partecipano alla formazione delle fibre del fuso durante la divisione cellulare (mitosi). La lunghezza dei microtubuli nella cellula varia tra 200 nanometri e 25 micrometri, a seconda del compito di un particolare microtubulo e dello stato del ciclo di vita della cellula.
I microtubuli sono biopolimeri composti da subunità costituite da un’abbondante proteina citoplasmatica globulare nota come tubulina, come illustrato nella Figura 1., Ogni subunità del microtubulo è costituita da due unità più semplici leggermente diverse ma strettamente correlate chiamate alfa-tubulina e beta-tubulina che sono legate molto strettamente insieme per formare eterodimeri. In un microtubulo, le subunità sono organizzate in modo tale da puntare tutte nella stessa direzione per formare 13 protofilamenti paralleli. Questa organizzazione dà la polarità della struttura, con solo le proteine alfa-tubuline esposte ad un’estremità e solo le proteine beta-tubuline all’altra.,
Aggiungendo o rimuovendo le proteine della tubulina globulare, la lunghezza dei microtubuli polimerici può essere aumentata o diminuita. Poiché le due estremità di un microtubulo non sono le stesse, tuttavia, la velocità con cui si verifica la crescita o la depolimerizzazione in ciascun polo è diversa. La fine di un filamento polarizzato che cresce e si restringe il più veloce è conosciuta come l’estremità più e l’estremità opposta è chiamata l’estremità meno. Per tutti i microtubuli, l’estremità negativa è quella con alfa-tubuline esposte., In una cellula animale, è questa estremità che si trova al centrosoma contenente centriolo trovato vicino al nucleo, mentre l’estremità più, composta da beta-unità esposte, è proiettata verso la superficie della cellula. I microtubuli vengono continuamente assemblati e smontati in modo che i monomeri di tubulina possano essere trasportati altrove per costruire microtubuli quando necessario.,
Presentata in Figura 2 è un’immagine digitale della rete di microtubuli trovata in una cellula embrionale di topo vista attraverso un microscopio ottico a fluorescenza. La vasta rete intrecciata è etichettata con anticorpi primari all’alfa-tubulina, che vengono poi colorati con anticorpi secondari contenenti un colorante fluorescente verde. Il nucleo è stato contrastato con un colorante rosso per notare la sua posizione in relazione alla rete di microtubuli., La microscopia a fluorescenza è uno strumento importante che gli scienziati usano per esaminare la struttura e la funzione degli organelli cellulari interni.
Oltre al loro ruolo di supporto strutturale, i microtubuli fungono anche da sistema autostradale lungo il quale gli organelli possono essere trasportati con l’ausilio di proteine motorie. Ad esempio, la rete di microtubuli interconnette l’apparato di Golgi con la membrana plasmatica per guidare le vescicole secretorie per l’esportazione e trasporta anche i mitocondri avanti e indietro nel citoplasma., Un altro esempio è la traslocazione di vescicole contenenti neurotrasmettitori da microtubuli alle punte degli assoni delle cellule nervose. Le proteine motorie coinvolte nel trasporto degli organelli operano alterando la loro conformazione tridimensionale usando l’adenosina trifosfato (ATP) come combustibile per spostarsi avanti e indietro lungo un microtubulo. Ad ogni passo, la molecola motore rilascia una porzione del microtubulo e afferra un secondo sito più lungo il filamento. Le proteine motorie, che sono raggruppate in diverse classi distinte, si attaccano agli organelli attraverso recettori specializzati.,
Poiché le cellule eucariotiche dipendono notevolmente dall’integrità dei microtubuli e di altri filamenti citoscheletrici per mantenere la loro struttura ed essenzialmente per sopravvivere, molte piante producono tossine naturali volte a interrompere la rete dei microtubuli come mezzo di autodifesa. Il taxolo, ad esempio, è una sostanza tossica prodotta da una specie di alberi di tasso che aumenta la polimerizzazione dei microtubuli (costruendo una macromolecola) legandosi al filamento e stabilizzandolo., Altre tossine naturali, come la colchicina prodotta dallo zafferano di prato, destabilizzano i microtubuli e ne ostacolano la polimerizzazione. Entrambi i tipi di eventi possono essere fatali per la cellula colpita, anche se in alcune circostanze, questo può essere utile per gli animali, come dimostrato da taxol, che è comunemente usato come farmaco per il cancro.
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