Microtúbulos

Microtúbulos son filamentos proteicos que tienen una estructura tubular y junto con la actina y los filamentos intermedios forman el citoesqueleto de las células eucariotas. Estabilizan la célula y también participan en los transportes y movimientos dentro de la célula.

¿Qué son los microtúbulos?

Los microtúbulos son polímeros tubulares cuyas estructuras proteicas tienen un diámetro de aproximadamente 24 nm. Junto con otros filamentos, forman el citoesqueleto, que da fuerza y ​​forma a las células. Además, también juegan un papel esencial en el movimiento celular y también son elementos importantes de cilios, flagelos, centriolos y husos nucleares. Los microtúbulos también son muy importantes para la terapia del cáncer. Algunos principios activos que influyen en la división de las células tumorales ya se utilizan en forma de agentes quimioterapéuticos o citostáticos.

Anatomía y estructura

Los microtúbulos consisten en dímeros de tubulina alfa y beta (heterodímeros). Los heterodímeros son las subunidades de los microtúbulos, que también se conocen como protofilamentos. Los protofilamentos forman el cuerpo hueco en forma de espiral superpuestos, con solo unidades de alfa-tubulina en un extremo y solo subunidades de beta-tubulina en el otro extremo. La alfa y la tubulina beta tienen la capacidad de unirse a 1 molécula de GTP. El GTP está unido irreversiblemente a la alfa tubulina.

Los heterodímeros se encuentran preferiblemente en el extremo positivo, por lo que un microtúbulo crece en esta dirección, mientras que el extremo negativo forma el lado estable. Un microtúbulo tiene entre un micrómetro y varios cientos de micrómetros de largo. Los microtúbulos están dispuestos como singlete, doblete o triplete. Los filamentos normalmente provienen del centro organizador de los microtúbulos, incluidos, por ejemplo, los centriolos o cuerpos basales. Además, se hace una distinción entre dos poblaciones diferentes: microtúbulos dinámicos, de corta duración y estables, de larga duración. Los microtúbulos estables representan el marco de flagelos, cilios y centriolos.

Además, los microtúbulos de larga duración también se encuentran en los axones de las neuronas o en los flagelos de los espermatozoides. Allí aseguran flexibilidad, estabilidad y movilidad. También se pueden encontrar microtúbulos dinámicos donde se requiere una reconstrucción rápida. Además, aseguran la distribución de cromosomas en las células hijas. Los microtúbulos se acumulan o se descomponen alternativamente, y la acumulación y la descomposición tienen lugar principalmente en el extremo positivo. Un microtúbulo crece hasta que ya no hay suficientes heterodímeros.

Luego comienza la despolimerización, por lo que la concentración de tubulina aumenta nuevamente y comienza un nuevo crecimiento. Diferentes sustancias previenen la despolimerización o la polimerización, estas se utilizan para tratar enfermedades.

Función y tareas

Los microtúbulos tienen tareas multifuncionales. Influyen en la disposición de los cromosomas y el movimiento de las vesículas, que funciona como un sistema de rieles. La actividad de las vesículas es el requisito previo para el transporte de proteínas del motor. El transporte tiene lugar debido a las proteínas cinesina y dineína, que se encuentran en la superficie de la vesícula. Las vesículas cubiertas con dineína se transportan desde el extremo positivo al negativo, mientras que las vesículas cubiertas con cinesina se transportan en la dirección opuesta.

Si se acumulan microtúbulos individuales, se forman estructuras complejas. Estos incluyen los centriolos y los cuerpos basales. Los centríolos están formados por nueve tripletes de microtúbulos, que constan de dos microtúbulos incompletos y uno completo. Los cuerpos basales tienen la misma estructura que los centríolos. Se ubican debajo de la superficie celular y tienen la función de anclar flagelos y cilios. Los kinocilios están compuestos por un par central de microtúbulos y nueve dobletes de microtúbulos. Los kinocilios se encuentran principalmente en las células epiteliales y transportan pequeñas partículas en la superficie de la célula. Los cilios consisten en una membrana plasmática y se encuentran en la superficie de las células eucariotas.

Su centro está formado por microtúbulos estables que están dispuestos en forma de haz. Los cilios son responsables del movimiento del líquido a través de la superficie celular. Por ejemplo, algunos protozoos los usan para recolectar partículas de alimentos. Muchos cilios se encuentran en las células epiteliales, donde transportan capas de moco con células muertas o partículas de polvo hasta la garganta para que puedan ser excretadas más tarde.

Además, los cilios crean una corriente en la pared de la trompa de Falopio para que los óvulos puedan transportarse a través de la trompa de Falopio. Los flagelos (flagelos) tienen la misma estructura que los cilios del cine, pero son mucho más largos y se utilizan para la locomoción celular. Esto incluye, por ejemplo, el movimiento de espermatozoides y el transporte de protozoos.

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Enfermedades

En la displasia ciliar primaria, los kinocilios se construyen incorrectamente y se reduce el número de moléculas de dineína. La displasia ciliar primaria es una enfermedad hereditaria muy rara en la que el mecanismo de transporte que transporta las bacterias y partículas inhaladas no funciona correctamente. Como resultado, falta el movimiento de los kinocilios o está muy descoordinado.

Por esta razón, las partículas de suciedad no pueden ser transportadas adecuadamente con el moco bronquial o la secreción de los senos paranasales, lo que conduce a bronquiectasias (dilatación bronquial irreversible), bronquitis crónica o sinusitis crónica. Si el latido de los flagelos de los espermatozoides se altera en los hombres, se produce la infertilidad. En el contexto de la enfermedad de Alzheimer, se encuentran microtúbulos alterados en el cerebro del paciente. En esta enfermedad, la enzima MARK2 influye en la proteína tau. En las células normales, la tau se une a los microtúbulos, estabilizándolos. Sin embargo, cuando MARK2 actúa sobre tau, se produce una inestabilidad esquelética y una interrupción en el sistema de transporte celular, que es una de las características de la enfermedad de Alzheimer.