Главная О сайте Диеты Заболевания Интересные факты
Задать вопрос врачу онлайн - здесь.

Белки тубулины

Тубулины, Tubulin — это небольшое семейство глобулярных [1] белков [2] с молекулярной массой ~55 кДа. Наиболее важными представителями семейства является ^5,-тубулин и ^6,-тубулин, белки, из которых состоят микротрубочки [3].

Термин «tubulin» изначально использовался для обозначения одного крупного белка, формирующего микротрубочки во флагеллах (жгутиках, выполняющих функцию движения) спермиев, однако позднее удалось выяснить, что эти микротрубочки состоят из двух больших компонентов. Благодаря последующим исследованиям микротрубочек из других источников было установлено, что они состоят из тех же самых белков (впоследствии получивших названия «^5,-тубулин» и «^6,-тубулин»), сходных по молекулярной массе, формирующих гетеродимеры, которые и являются основными строительными блоками микротрубочек. Секвенирование этих белков и их кДНК [4] позволило установить, что ^5,- и ^6,- тубулины – родственные белки: аминокислоты в их составе на ~40% идентичны.

Одна молекула ^5,-тубулина и одна молекула ^6,-тубулина в цитоплазме [5] клетки объединяются в димер. Стенки микротрубочек состоят из димеров ^5,– и ^6,-тубулина. Данные субъединицы слегка кислые с изоэлектрической точкой [6] в диапазоне между pH 5,2 и pH 5,8.

Тубулин и эукариотическая клетка ^7,-форма тубулина участвует в нуклеации [7] микротрубочек (в образовании их ядра), из которого начинается их разрастание. Ранее считалось, что тубулин характерен только для эукариотических клеток [8], однако, в конце XX века был найден гомологичный [9] бактериальный белок FtsZ, задействованный в клеточном делении прокариотов [10], который может иметь с тубулином общее эволюционное происхождение.

^5,-тубулин и ^6,-тубулин

Формирование микротрубочки с тубулином При формировании микротрубочек, димеры ^5, (альфа) и ^6, (бета) тубулина связываются с ГТФ [11] и собираются на (+) концах микротрубочек, все еще R03,R03,находясь в ГТФ-связанном состоянии. Через некоторое время, после включения в состав микротрубочек, связанная молекула ГТФ гидролизуется до ГДФ [12].

Хотя обе субъединицы связывают ГТФ, только ^6,-субъединица имеет ГТФ активность, то есть ^6,-тубулин может гидролизовать ГТФ до ГДФ, тогда как ^5,-тубулин не может. Зависимость от того, какой из нуклеотидов – ГТФ или ГДФ связан с ^6,-тубулиновой субъединицей димера, влияет на стабильность димера в микротрубочке.

В ДНК клетки присутствуют два разных гена, содержащих информацию о последовательностях аминокислот ^5,-тубулина и ^6,-тубулина.

Димеры, связанные с ГТФ, стремятся собираться в микротрубочки, тогда как димеры с ГДФ удаляются друг от друга. Таким образом, во время роста, при наличии достаточного количества свободных димер тубулина связанных с ГТФ в растворе, микротрубочки продолжат свой рост, но если он прекратится, конечный димер гидролизует ГТФ и микротрубочки быстро распадаются. Данный эффект называется динамической нестабильностью микротрубочек и крайне важен для их функционирования.

Подгруппой ^6,-тубулина является ^6,-тубулин III класса, экспрессирующийся исключительно в нейронах, являющийся популярным специфическим идентификатором нейронов в нервной ткани.

Катантин – белковый комплекс, разъединяющий ^6,-тубулин, являющийся необходимым компонентом быстрого транспорта микротрубочек в нейронах и у высших растений.

^7,-тубулин

^7, (гамма) тубулин – еще один представитель семейства тубулинов, имеющий важное значение в процессе нуклеации микротрубочек и их полярной ориентации, при этом не являющийся компонентом микротрубочек. ^7,-тубулин находится, прежде всего, в центросоме и полярных тельцах веретена [13], которые являются областями распространенной нуклеации микротрубочек.

Кольцевой комплекс тубулина (TuRC) В этих органеллах несколько ^7,-тубулинов и других белковых молекул находятся в одном комплексе. Подобные комплексы известны как кольцевые комплексы ^7,-тубулина (^7,-TuRC), химически имитирующие (+) конец микротрубочки и поэтому позволяют связываться новым димерам тубулина. ^7,-тубулин, кроме того, изолирован в димерах в составе малого комплекса ^7,-тубулина (^7,-TuSC), промежуточного звена между димером и ^7,-TuRC. Хотя ^7,-тубулин обеспечивает наилучшее изучение механизмов нуклеации микротрубочек, современные исследования показали, что определенные клетки могут адаптироваться к отсутствию ^7,-тубулина.

^8,– и ^9,-тубулин

Дельта (^8,) и эпсилон (^9,) формы тубулина локализованы в центриолях и участвуют в формирование веретена деления, хотя их роль изучена гораздо меньше, чем роль ^5, и ^6, форм тубулина.

Значение тубулина в фармакологии

Лекарственные препараты в таблетках Тубулин является мишенью для некоторых противораковых лекарств, таких как паклитаксел, доцетаксел, таксол. Препарат в таблетках против подагры – колхицин – связывается с тубулином и препятствует образованию микротрубочек, сковывая подвижность нейтрофильных гранулоцитов, уменьшая тем самым воспаление.

Противогрибковый препарат Гризеофульвин [14] также препятствует формированию микротрубочек и иногда используется для лечения некоторых типов рака.


Примечания

Примечания и пояснения к статье «Белки тубулины».

  • [1] Глобулярные белки – это белки, полипептидные цепи в молекулах которых плотно свернуты в компактные шарообразные структуры глобулы (третичные структуры белка). К глобулярным белкам относятся иммуноглобулины, ферменты, отдельные гормоны белковой природы (например, инсулин), а также иные белки, выполняющие регуляторные, транспортные и вспомогательные функции.
  • [2] Белки, протеины – высокомолекулярные органические вещества, состоящие из альфа-аминокислот, объединенных пептидной связью (образующейся в реакции аминогруппы одной аминокислоты и карбоксильной группы другой аминокислоты с выделением молекулы воды). Существуют простые белки, при гидролизе распадающиеся исключительно на аминокислоты, и сложные белки (холопротеины, протеиды), содержащие простетическую группу (кофактор), при гидролизе сложных белков, кроме аминокислот, освобождается небелковая часть или продукты ее распада. Белки-ферменты катализируют (ускоряют) протекание биохимических реакций, оказывая значимое влияние на процессы метаболизма. Отдельные белки выполняют механическую или структурную функцию, образуя цитоскелет, сохраняющий форму клеток. Кроме того, белки играют ключевую роль в сигнальных системах клеток, при иммунном ответе и в клеточном цикле. Белки являются основой для создания мышечной ткани, клеток, тканей и органов у человека.
  • [3] Микротрубочки – белковые внутриклеточные структуры, входящие в состав цитоскелета. Микротрубочки, как и микрофиламенты актина, полярны: на одном конце происходит самосборка микротрубочки, на другом – разборка. В клетках микротрубочки играют роль структурных во многих клеточных процессах.
  • [4] Комплементарная ДНК, кДНК, сDNA – это ДНК, синтезированная на матрице зрелой мРНК в реакции, катализируемой обратной транскриптазой.
  • [5] Цитоплазма (от греческих _4,a3,`4,_9,`2, – «клетка» и `0,_5,^0,`3,_6,^5, «содержимое») – полужидкое содержимое клетки, внутренняя среда умершей или живой клетки, кроме ядра и вакуоли, ограниченная плазматической мембраной.
  • [6] Изоэлектрическая точка – кислотность среды (pH), при которой определенная молекула или поверхность не несет электрического заряда.
  • [7] Нуклеация (зародышеобразование) – это первая по времени наступления стадия фазового перехода. На стадии нуклеации образуется основное количество устойчиво растущих зародышей новой, стабильной фазы из исходной метастабильной фазы.
  • [8] Эукариоты, или ядерные – домен (надцарство) живых организмов, клетки которых содержат ядро. Эукариотическая клетка имеет обособленное ядро, в котором заключен генетический материал, отграниченный от матрикса ядерной мембраной.
  • [9] Гомологичными (от древнегреческих P05,_6,_9,_3,_9,`2, «похожий, подобный» и _5,a2,^7,_9,`2, – «закон, слово») в биологии называют сопоставимые части сравниваемых биологических объектов. Гомологичные последовательности называют ортологичными, если к их разделению привел акт видообразования. Ортологи обычно выполняют идентичные или сходные функции (пример гомологичной структуры – крыло птицы и рука человека).
  • [10] Прокариоты, доядерные – одноклеточные живые организмы, не обладающие (в отличие от эукариот) оформленным клеточным ядром, иными внутренними мембранными органоидами.
  • [11] Гуанозинтрифосфат, ГТФ, GTP – пуриновый нуклеотид, являющийся субстратом для синтеза РНК в процессе транскрипции. ГТФ играет роль источника энергии для активации субстратов в метаболических реакциях, используется в качестве источника энергии в биосинтезе белка. Принимая участие в реакциях передачи сигнала, ГТФ, в частности связывается с G-белками.
  • [12] Гуанозиндифосфат, ГДФ – нуклеотид, эфир пирофосфорной кислоты с гуаниловым нуклеозидом. ГДФ состоит из азотистого основания гуанина, сахара пентозы рибозы и пирофосфата. ГДФ – продукт дефосфорилирования ГТФ ГТФ`азами, к примеру, в реакциях передачи сигнала G-белками.
  • [13] Полярное тельце веретена – центр организации микротрубочек, грибной эквивалент центросомы клеток животных.
  • [14] Гризеофульвин – противогрибковое лекарственное средство в форме таблеток, антибиотик, применяющийся при микозах, паховой эпидермофитии, дерматофитии.

При написании статьи о группе глобулярных белков тубулинах, в качестве источников, использовались материалы медицинских и информационных интернет-порталов, сайтов новостей Nature.com, LBL.gov, CytoSkeleton.com, ScienceDaily.com, Chem.MSU.ru, Википедия, а также следующие печатные издания:

  • Филиппович Ю. Б. «Биохимия белка и нуклеиновых кислот. Учебное пособие». Издательство «Просвещение», 1978 год, Москва,
  • Шамин А. Н. «История химии белка». Издательство «КомКнига», 2006 год, Москва,
  • Попов Б. В. «Введение в клеточную биологию стволовых клеток». Издательство «СпецЛит», 2010 год, Санкт-Петербург,
  • Финкельштейн А. В. «Физика белковых молекул». Издательство «Институт компьютерных исследований», 2014 год, Ижевск,
  • Толмачева Е. (редактор) «Vidal 2015. Справочник Видаль. Лекарственные препараты в России». Издательство «Видаль Рус», 2015 год, Москва.

Димер из альфа-тубулина и бета-тубулина

 

Оцените материал:
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5,00 out of 5)
Loading...Loading...


Top
X