Darvas Zsuzsa, László Valéria

Sejtbiológia

Mikrotubulusok

Az eukarióta sejtek sejtvázának alapvető fontosságú elemei az aktin mikrofilamentumok mellett a mikrotubulusok. A sejtváz e két elemének számos hasonló tulajdonsága van, ami megkülönbözteti őket az intermedier filamentumoktól.

A mikrotubulusok elektronmikroszkópos felvételeken jellegzetes hosszú csőszerű képletek, amelyek belseje lyukas, külső átmérője kb. 24 nm (X.2. ábra).

A mikrotubulust felépítő tubulin fehérje két szorosan kapcsolódó globuláris molekulából, az α- és β tubulinból álló heterodimer. Annak ellenére, hogy a tubulin konzervatív molekula az élővilágban, pl. az élesztősejt és az ember tubulinja 75%-os azonosságot mutat, egy-egy fajban többféle tubulin gént és tubulin fehérjét találunk, amelyek sejt- és szövetspecifikusan fordulnak elő, valamint sok esetben helyettesíthetik egymást.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1338setb_751/#m1338setb_751 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1338setb_751/#m1338setb_751)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1338setb_751/#m1338setb_751)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

X.2. ábra. A kép: mikrotubulus hagyomámyos TEM-os képe látható, a km. képen, hogy körben 13 protofilamentum építi fel a falát. MAP: mikrotubulus asszociált fehérje; B kép: negatív festéssel készült kép izolált mikrotubulusokról.

Ezzel az eljárással láthatóak a mikrotubulus hosszában elhelyezkedő protofilamentumok illetve az egyes tubulin dimerek is (fehér nyilak)

Az α, és a β tubulinból felépülő heterodimerek fej-farok orientációban protofilamentumokká kapcsolódnak össze, majd 13 protofilamentumból egy polarizált, pozitív (+) és negatív (–) véggel rendelkező cső, a mikrotubulus jön létre. A tubulin heterodimerek közül az α tubulin komponens mindíg a mikrotubulus pozitív vége, a β tubulin komponens pedig a mikrotubulus negatív vége felé néz. A protofilamentumok dimerjei oldalirányban is kapcsolódnak egymással nem kovalens kötésekkel, hanem ionos-, hidrogénhíd-kötésekkel valamint hidrofób erőkkel (X.2. ábra és X.3. ábra).

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1338setb_755/#m1338setb_755 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1338setb_755/#m1338setb_755)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1338setb_755/#m1338setb_755)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

X.3. ábra. A citoplazmatikus mikrotubulus felépülése tubulin heterodimérekből, amelyek protofilamentumokat hoznak létre. 13 protofilamentum alkotja a csőszerű mikrotubulus falát

A szabad mikrotubulusok dinamikusan épülnek fel és bomlanak le polimerizáció és depolimerizáció révén. A mikrotubulus mindkét végén képes a dimérek hozzáadódásával, illetve leválásával épülni és bomlani is, a különbség csak az, hogy a + végen a növekedés üteme gyorsabb, mint a – végen. Egy épülő mikrotubulus esetében a polimerizáció, azaz a növekedés feltétele az, hogy a heterodimer mindkét tagja GTP-t kössön (GTP tubulin vagy T tubulin). A polimerhez való kapcsolódást követően a β tubulinhoz kötött GTP hidrolizál, míg az α-tubulin GTP-je szorosan kötve marad.

Abban az esetben, ha az új heterodimer egység hozzáadódása gyorsabb, mint a hidrolízis: a mikrotubulus növekszik, és növekvő végén egy GTP sapka van. Ez a sapka stabilizálja a mikrotubulust, és jellegzetes egyenes konformációban tartja. Ha az újabb alegység hozzáadódása lassúbb, mint a GTP hidrolízis (pl. mert alacsony a tubulin koncentráció), GDPtubulin lesz a mikrotubulus végén, amely instabillá teszi azt, konformációja görbült lesz, és gyorsan depolimerizálódik, azaz a mikrotubulus lebomlik (X.4. ábra). A citoplazmatikus szabad mikrotubulusok eme jellegzetes viselkedését dinamikus instabilitásnak nevezik. In vitro kísérletekben megfigyelték, hogy tiszta tubulin hozzáadása esetén a polimerizáció sebessége 1–2 m/perc volt, míg a depolimerizáció sokkal gyorsabbnak bizonyult, 20–30 m/perc.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1338setb_759/#m1338setb_759 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1338setb_759/#m1338setb_759)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1338setb_759/#m1338setb_759)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

X.4. ábra. Polimerizáció- és depolimerizáció, valamint a GTP–GDP kötés kapcsolata

Míg kémcsőben a mikrotubulusok mindkét végükön növekedhetnek, illetve rövidülhetnek, addig természetesen in vivo, a sejtekben lévő mikrotubulusok stabilitását a GTP sapkán kívül más tényezők, pl. a mikrotubulus asszociált proteinek (MAPs-ok) polimerizációt, illetve depolimerizációt szabályozó csoportja is befolyásolja. Ezek a fehérjék megváltoztathatják a dinamikus instabilitást oly módon, hogy a mikrotubulusok a – végen stabilizálódnak, esetleg gyorsabban vagy lassabban depolimerizálódnak, ezzel szemben a + végen a mikrotubulusok a stabilizáció mellett növekszenek. Olyan mikrotubulusok esetén, ahol ezen MAPs-ok segítségével a polimerizáció jellemző a + végre és a depolimerizáció jellemző a – végre, kimutatták a taposómalom (treadmilling) jelenségét is. Ennek lényege, hogy miközben a mikrotubulusok hossza nem változik (a + végen ugyanannyi egység épül be, mint amennyi egység a – végen leválik), a tubulin dimérek helyzete időben változik, egyirányban áramlanak úgy, hogy a + vég felől a – vég felé mozognak.

Az őszi kikerics nevű növény egyik anyaga a kolhicin, a szabad tubulin molekulákhoz kötődik és így megakadályozza a tubulin polimerizációját, azaz a mirotubulus képződését. Egy másik növénynek, a tiszafának az anyaga a taxol pedig éppen ellenkező módon hat. A mikrotubulusokhoz kötődve a depolimerizációt akadályozza meg.

Élő sejtekben a mikrotubulusok szerveződési és eredési helye a MTOC, a szintén nikrotubulusokból felépülő mikrotubulus organizáló centrum, régebbi közismert nevén a sejtközpont, amelynek a felépítésére majd a mitózis tárgyalásánál térünk ki. Itt kell azonban megjegyeznünk azt, hogy a MTOC nemcsak az osztódó sejtekben játszik fontos szerepet, hanem az interfázisos, nem osztódó sejtekben is alapvetően meghatározza a mikrotubulusok hosszát, orientációját (a mikrotubulus – vége néz a sejtközpont irányába) és elhelyezkedését. A sejtközpont körül szerveződő mikrotubulusok nukleációs helye (ahonnan a mikroubulus növekedése kiindul) a harmadik fajta tubulinból és más fehérjékből szerveződött gamma-tubulin gyűrű komplex (gamma-tubulin ring complex: TuRC; X.5. ábra).

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1338setb_764/#m1338setb_764 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1338setb_764/#m1338setb_764)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1338setb_764/#m1338setb_764)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

X.5. ábra. A gamma tubulin gyűrű komplex.

A: negatív festéssel készült TEM-os kép. B: krio-(fagyasztott) metszetről készült EM-os kép. A fehér nyílhegy egy gamma-tubulin komplex egységet mutat (gamma-tubulin single complex: TuSC). C: az egységekből a vázfehérjék révén épül fel a gamma tubulin gyűrű komplex, amelyhez a formálódó mikrotubulusok negatív végei horgonyzódnak ki

Tartalomjegyzék

Kiadó: Semmelweis Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 331 704 4

Orvostudomány Semmelweis Kiadó könyvei

Reméljük, hogy a hallgatóknak nemcsak egy olyan jegyzetet készítettünk, amelyet meg kell tanulniuk, de sikerült belevinnünk azt az érzést is, amely a jegyzet megírásakor és átírásakor eltöltött minket. Ez az érzés a csodálat. Milyen csodálatos kis egység a sejt, milyen tökéletesen és logikusan szervezett! Mi sem, és így a hallgató sem menekülhet meg a molekuláris szemlélettől, amely manapság a biológia és az orvostudomány minden területén uralkodóvá vált. Igyekeztünk csak annyi molekulát és molekuláris mechanizmust megemlíteni, amelyet feltétlenül szükségesnek tartottunk a sejtben zajló folyamatok megismeréséhez és megértéséhez. Kívánjuk, hogy a leírtak segítsék a hallgatókat más tárgyak anyagának megértésében és elsajátításában is. A jegyzet immáron negyedik, javított kiadását tartják a kezükben és persze ez is több, mint az előző. Mentségünkre legyen mondva a többlet nemcsak több szöveget, de több képanyagot és ábrát is jelent. Reméljük ez segít jobban megérteni a sejtekben zajló, néha bizony komplikált eseményeket. (a szerzők)

Hivatkozás: https://mersz.hu/darvas-laszlo-sejtbiologia//

BibTeX EndNote Mendeley Zotero