Tubulina: Alfa e Beta, Funções

A tubulina é uma proteína dimérica que consiste em dois poliptidos globulares: alfa e beta tubulina. Eles são organizados em forma de tubo para dar origem a microtúbulos , que juntamente com microfilamentos de actina e filamentos intermediários constituem o citoesqueleto .

Os microtúbulos são encontrados em diferentes estruturas biológicas indispensáveis, como o flagelo do esperma, extensões de organismos ciliados, cílios da traqueia e trompas de falópio, entre outros.

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Além disso, as estruturas que formam a tubulina funcionam como rotas de transporte – análogas às trilhas de um trem – de materiais e organelas dentro da célula. O movimento de substâncias e estruturas é possível graças às proteínas motoras associadas aos microtúbulos, chamados cinesina e dinina.

Características gerais

As subunidades de tubulina são heterodímeros de 55.000 daltons e são os blocos estruturais dos microtúbulos. A tubulina é encontrada em todos os organismos eucarióticos e foi altamente conservada no curso da evolução.

O dímero é composto por dois polipeptídeos chamados alfa e beta tubulina. Estes polimerizam para formar os microtúbulos, que consistem em treze protofilamentos organizados em paralelo na forma de um tubo oco.

Uma das características mais relevantes dos microtúbulos é a polaridade da estrutura. Em outras palavras, as duas extremidades do microtúbulo não são iguais: uma extremidade é chamada de extremidade de crescimento rápido ou “mais” e a outra é de crescimento lento ou “menor”.

A polaridade é importante, pois determina a direção do movimento ao longo do microtúbulo. O dímero de tubulina é capaz de polimerizar e despolarizar em ciclos rápidos de montagem. Esse fenômeno também ocorre nos filamentos de actina.

Existe um terceiro tipo de subunidade: é a gama tubulina. Isso não faz parte dos microtúbulos e está localizado nos centrossomas; no entanto, participa da nucleação e formação de microtúbulos.

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Tubulina alfa e beta

As subunidades alfa e beta associam-se fortemente para formar um heterodímero complexo. De fato, a interação do complexo é tão intensa que não se dissocia em condições normais.

Essas proteínas são formadas por 550 aminoácidos, principalmente ácidos. Embora as tubulinas alfa e beta sejam bastante semelhantes, elas são codificadas por genes diferentes.

No aminoácido alfa tubulina, podem ser encontrados resíduos com um grupo acetil, conferindo propriedades diferentes nos flagelos celulares.

Cada subunidade tubulina está associada a duas moléculas: na alfa tubulina, o GTP se liga irreversivelmente e a hidrólise do composto não ocorre, enquanto o segundo local de ligação na beta tubulina se liga reversivelmente ao GTP e o hidrolisa. .

A hidrólise de GTP em resultados de um fenómeno chamado “instabilidade dinâmica” onde microtúbulos submetidos a ciclos de aumento e diminuição, consoante a taxa de adição de tubulina e a velocidade da hidrólise de GTP.

Esse fenômeno se traduz em uma alta taxa de rotatividade de microtúbulos, onde a meia-vida da estrutura é de apenas alguns minutos.

Funções

Citoesqueleto

As subunidades alfa e beta da tubulina polimerizam para dar origem a microtúbulos, que fazem parte do citoesqueleto.

Além dos microtúbulos, o citoesqueleto é formado por dois elementos estruturais adicionais: microfilamentos de actina de aproximadamente 7 nm e filamentos intermediários de 10 a 15 nm de diâmetro.

O citoesqueleto é a estrutura da célula, suporta e mantém a forma celular. No entanto, os compartimentos membranar e subcelular não são estáticos e estão em constante movimento para poder realizar os fenômenos de endocitose, fagocitose e secreção de materiais.

A estrutura do citoesqueleto permite que a célula se acomode para cumprir todas as funções mencionadas.

É o meio ideal para organelas celulares, membrana plasmática e outros componentes celulares desempenharem suas funções usuais, além de participar da divisão celular.

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Eles também contribuem para o fenômeno dos movimentos celulares, como locomoção de amebas, e estruturas especializadas para deslocamento, como cílios e flagelos. Finalmente, é responsável pelo movimento muscular.

Mitose

Graças à instabilidade dinâmica, os microtúbulos podem ser completamente reorganizados durante os processos de divisão celular. A disposição dos microtúbulos durante a interface é capaz de desmontar e as subunidades da tubulina são livres.

A tubulina pode ser montada novamente e causar o fuso mitótico, que participa da separação dos cromossomos.

Existem certos medicamentos, como colchicina, taxol e vinblastina, que interrompem os processos de divisão celular. Atua diretamente nas moléculas de tubulina, afetando o fenômeno de montagem e dissociação de microtúbulos.

Centrosome

Nas células animais , os microtúbulos se estendem ao centrossoma , uma estrutura próxima ao núcleo formada por um par de centríolos (cada um orientado perpendicularmente) e cercada por uma substância amorfa, chamada matriz pericentriolar.

Os centríolos são corpos cilíndricos formados por nove trigêmeos de microtúbulos, em uma organização semelhante aos flagelos dos cílios e células.

No processo de divisão celular, os microtúbulos se estendem dos centrossomas, formando o fuso mitótico, responsável pela correta distribuição dos cromossomos para as novas células filhas.

Parece que os centríolos não são indispensáveis ​​para a montagem dos microtúbulos no interior das células, uma vez que não estão presentes nas células vegetais ou em algumas células eucarióticas, como nos óvulos de certos roedores.

Na matriz pericentriolar ocorre a iniciação para a montagem dos microtúbulos, onde a nucleação ocorre com a ajuda da gama tubulina.

Perspectiva evolutiva

Os três tipos de tubulina (alfa, beta e gama) são codificados por genes diferentes e são homólogos de um gene encontrado em procariontes que codifica uma proteína de 40.000 daltons, chamada FtsZ. A proteína bacteriana é funcional e estruturalmente semelhante à tubulina.

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É provável que a proteína tenha uma função ancestral nas bactérias e tenha sido modificada durante os processos evolutivos, concluindo em uma proteína as funções que desempenha nos eucariotos.

Referências

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