18.7: Mikrotübül İnstabilitesi

Mikrotübüller, yaklaşık 25 nm çapında ve 200 nm ila 25 μm arasında değişen bir uzunluğa sahip içi boş silindirik filamentlerdir. GTP’ye bağlı tübülin alt birimleri, mikrotübül montajı için αβ-heterodimerler oluşturur. Bu temel yapı taşları uzunlamasına etkileşime girerek protofilamentlere polimerize olur. Protofilamentler daha sonra kararlı silindirik mikrotübüller oluşturmak için yanal bağlanma kuvvetleri yoluyla birbirleriyle etkileşime girer. Bu silindirik filamentler, tekrarlanan montaj ve demontaj işlemlerine tabi tutuldukları için dinamiktir. Bu karakteristik dinamik kararsızlık hem in vivo hem de in vitro olarak bulunabilir.

Dinamik Kararsızlık

Bireysel mikrotübüller, belirli bir zamanda zıt uçlarda aynı anda uzayabilir ve büzülebilir. Bir mikrotübülün büyümesi veya küçülmesi, felaket ve kurtarma oranlarına göre belirlenir. Felaket, büyüyen bir mikrotübülün hızla kısalmaya başlamasıdır. Kurtarma, küçülen bir mikrotübülün hızla uzaması için kaymasıdır. β-tübülin bağlı GTP hidroliz hızı, dinamik kararsızlığı belirleyen birincil faktördür.

Hücrede, sitoplazmik havuzda hem serbest tübülin alt birimleri hem de bunların αβ-heterodimerik formları bulunur. Tübülin alt birimlerinin polimerizasyonu, GTP’ye bağlı αβ-heterodimerik alt birimler, mikrotübül polimerizasyonu için kritik konsantrasyon olarak adlandırılan bir eşik konsantrasyonun üzerinde olduğunda başlar. β-tubulin iki şekilde bulunur. GTP’ye bağlı β-tübülin veya T-formu, mikrotübüllerin uzamasından ve kararlı doğrusal yapısından sorumludur. Buna karşılık, GSYİH’ya bağlı β tübülin veya D formu, mikrotübülün sökülmesini destekler. Büyüyen uçtaki GTP’ye bağlı β-tübülinler, protofilament eğriliğini önleyen ve uzamayı destekleyen bir kapak görevi görür. GTP’nin hidrolizi üzerine, β-tubulinin konformasyonu hafifçe değişir ve bu da protofilament eğrisi ile sonuçlanır. Bu eğrilik, αβ-tübülin heterodimerlerini uzaklaştırmak için stathmin ve kinesin-13 gibi kararsızlaştırıcı proteinlerin bağlanmasını kolaylaştırır.

İstikrarsızlığı düzenleyen faktörler

Mikrotübül ile ilişkili proteinler veya MAP’ler, mikrotübül dinamik kararsızlığının kritik düzenleyicileridir. MAP’ler, mikrotübül dinamiğindeki işlevlerine bağlı olarak genel olarak stabilizatörler ve destabilizatörler olarak sınıflandırılır. Stabilizatör MAP’ler, felaket olayını azaltmak ve uzamayı teşvik etmek için mikrotübüllere bağlanır. Öte yandan, istikrarsızlaştırıcılar felaketi teşvik etmek için bağlanır. Stabilizatör MAP’ler, interfaz sırasında ve nöronların aksonal ve dendritik mikrotübüllerinde baskındır ve kararlı montajları teşvik eder. Mitoz sırasında, destabilizatör MAP’ler daha yaygındır. Bu MAP’ler, kromozom ayrışmasından ve hücre bölünmesi için hücre iskeleti ağının sökülmesinden sorumludur.