微小管：それらは何ですか、組成、そしてそれらは何のためにありますか？

セルは、時計のように、絶対的な精度で機能を実行するための多数の構造で構成されています。

この複雑な有機機械の中で私たちが見つけることができるものの1つは 微小管. これらの要素の特徴と、それらが私たちの体で果たす機能について詳しく見ていきます。

• 関連記事： 「細胞と細胞小器官の最も重要な部分：概要」

微小管とは何ですか？ これらの構造の特徴

微小管は 私たちの細胞のそれぞれに見られる微視的なチューブ、MTOCまたは微小管形成中心から始まり、細胞の細胞質全体に広がっています。 これらの小さなチューブはそれぞれ25ナノメートルの厚さで、内部の直径はわずか12ナノメートルです。 長さに関しては、それらは数ミクロンに達する可能性があり、距離は小さいように見えるかもしれませんが、細胞レベルでそれらの幅に比例してそれらを長くします。

構造レベルでは、微小管 タンパク質ポリマーで構成され、13のプロトフィラメントで構成されていますこれは、交互に配置されたチューブリンモノマーaとbで構成されています。つまり、ダイマーa〜bのチェーンを作成しています。 13個のプロトフィラメントは、円筒形の構造を形成するまで互いに配置され、中空の中心の部分を残します。 さらに、13個すべてが同じ構造を持ち、すべてチューブリンaで始まる-端を持ち、もう一方はチューブリンbの+端です。

細菌細胞の微小管では、残りの真核細胞に関していくつかの違いがあります。 この場合、チューブリンは細菌に特異的であり、以前に見た通常の13個のプロトフィラメントの代わりに5個のプロトフィラメントを形成します。 いずれにせよ、これらの微小管は他の微小管と同じように機能します。

動的不安定性

微小管を特徴付ける性質の1つは、いわゆる動的不安定性です。. それは、それらが連続的に重合または解重合しているこの構造における一定のプロセスです。 これは、彼らが長さを増やすためにチューブリン二量体を組み込んでいる間、または逆に彼らが短くするためにそれらを排除していることを意味します。

実際には、 それらは完全に元に戻されてサイクルを再開し、重合に戻るまで短縮され続けることができます. この重合プロセス、つまり成長は、+端、つまりチューブリンb端でより頻繁に発生します。

しかし、このプロセスは細胞レベルでどのように発生しますか？ チューブリン二量体は、遊離状態の細胞に見られます

. それらはすべて、グアノシン三リン酸、またはGTP（ヌクレオチド三リン酸）の2つの分子に結合しています。 これらの二量体が微小管の1つに付着する時が来ると、既知の現象が起こります。 加水分解として、GTP分子の1つがグアノシン二リン酸またはGDP（ヌクレオチド）に変換されます 二リン酸）。

次に何が起こるかを理解するには、プロセスの速度が不可欠であることに注意してください。 二量体が加水分解自体が起こるよりも速く微小管に結合する場合、これは これは、ダイマーの最も極端な部分に、いわゆるGTPのキャップまたはキャップが常に存在することを意味します。 逆に、加水分解が重合自体よりも速い場合（これによりプロセスが遅くなるため）、極端に得られるのはGTP-GDP二量体です。

三リン酸ヌクレオチドの1つが二リン酸ヌクレオチドに移行すると、プロトフィラメント自体の間の接着に不安定性が生じます。、これは、セット全体の解重合で終わる連鎖効果を引き起こします。 この不均衡を引き起こしていたGTP-GDP二量体が消えると、微小管は正常に戻り、重合プロセスを再開します。

緩んだチューブリン-GDPダイマーはすぐにチューブリン-GTPダイマーになるため、微小管に再び結合することができます。 このようにして、最初に話した動的な不安定性が発生し、微小管が完全にバランスの取れたサイクルで停止することなく成長および減少します。

• あなたは興味があるかもしれません： 「ニューロンの細胞骨格：部品と機能」

特徴

微小管は、細胞内のさまざまなタスクに対して、非常に多様な性質の基本的な役割を果たします。 それらのいくつかを以下で詳細に検討します。

1. 繊毛とべん毛

微小管 繊毛やべん毛など、細胞の他の重要な要素の大部分を占めています、基本的に微小管ですが、それらを取り囲む原形質膜があります。 これらの繊毛とべん毛は、細胞が動くことができるようにするために使用する構造であり、 特定のプロセスの基本的な環境の多様な情報をキャプチャするための機密要素 携帯電話。

繊毛はべん毛とは異なり、短いですが、はるかに豊富です. それらの動きにおいて、繊毛は細胞を取り巻く流体をそれに平行な方向に駆動し、べん毛は細胞膜に垂直に同じことをします。

繊毛とべん毛はどちらも、250種類のタンパク質を収容できる複雑な要素です。 各繊毛と各べん毛には、先に示した原形質膜で覆われた微小管の中央セットである軸糸があります。 これらの軸糸は、中央に位置し、外側で他の9つのペアに囲まれた微小管のペアで構成されています。

軸糸は基底小体、この場合は9セットで形成された別の細胞構造から伸びています。 この場合、すべての間に中央の空洞をくぼませるために円形に配置された三重微小管 彼ら。

軸糸に戻ると、注意する必要があります それを構成する微小管のペアは、ネキシンタンパク質の効果とタンパク質の半径のおかげで互いに接着しています. 同時に、これらの外側のペアには、別のタンパク質であるダイニンもあります。ダイニンはモータータイプであるため、この場合の有用性はシリンダーとべん毛の動きを生成することです。 内部的には、これは微小管の各ペア間のスライドのおかげで起こり、構造レベルで動きを生成することになります。

2. 輸送

微小管のもう一つの重要な機能は、細胞質内で細胞小器官を輸送することです。、および小胞または別のタイプにすることができます。 このメカニズムが可能なのは、微小管が細胞内のある点から別の点に細胞小器官が移動する一種のレーンとして機能するためです。

ニューロンの特定のケースでは、この現象はいわゆる軸索輸送でも発生します。 軸索はセンチメートルだけでなく、特定の種のメートルも測定できることを考慮に入れると、それは私たちがアイデアを得るのを可能にします 微小管自体の成長能力がこの輸送機能をサポートできるようになるため、リズムに不可欠です。 携帯電話。

この機能に関して、微小管 それらはオルガネラの単なる経路ですが、2つの要素間の相互作用は生成されません. それどころか、運動は、私たちがすでに見たダイニンやキネシンなどのモータータンパク質を介して達成されます。 両方のタイプのタンパク質の違いは、ダイニンが使用されているため、微小管内での方向です。 キネシンが極端に向かって行くのに使用されている間、マイナスの端に向かって行く動きのために もっと。

3. アクロマティックスピンドル

微小管はまた、細胞の別の基本構造、この場合は無彩色、有糸分裂、または減数分裂の紡錘体を構成します。 構成されています 細胞分裂の過程で染色体の中心小体とセントロメアをつなぐさまざまな微小管、有糸分裂または減数分裂のいずれかによって。

• あなたは興味があるかもしれません： 「有糸分裂と減数分裂の違い」

4. セルの形状

セルには多くの種類があり、それぞれに独自の特性と配置があることはすでに知っています。 微小管は、例えば、これらのタイプのそれぞれの決定された形状を細胞に提供するのに役立ちます 長い軸索を持つニューロンなどの細長い細胞の上記の場合 樹状突起。

同時に それらはまた、細胞の特定の要素がそれらの機能を適切に果たすためにあるべき場所にあるようにするために重要です. これは、例えば、小胞体やゴルジ装置と同じくらい基本的な細胞小器官の場合です。

5. フィラメント構成

微小管のもう一つの本質的な機能は、細胞骨格全体のフィラメントの分布に関与することです（ 細胞内に見られ、細胞内のすべての構造に栄養を与えます）、微小管から伸びるますます小さな経路のネットワークを形成します （最大）中間径フィラメントに向かって、すべての中で最も狭い、いわゆるマイクロフィラメントで終わります。これはミオシンまたはアクチンである可能性があります。

書誌参照：

• Desai、A.、Mitchison、T.J。 （1997）。 微小管重合ダイナミクス。 細胞および発生生物学の年次レビュー。
• ミチソン、T。、カーシュナー、M。 (1984). 微小管成長の動的不安定性。 自然。
• Nogales、E.、Whittaker、M.、Milligan、R.A.、Downing、K.H。 （1999）。 微小管の高解像度モデル。 細胞。 ScienceDirect。