O tubulina é uma proteína dimérica globular composta por dois polipeptídeos: alfa e beta tubulina. Eles são dispostos na forma de um tubo para dar origem aos microtúbulos, que juntamente com os microfilamentos de actina e os filamentos intermediários compõem o citoesqueleto..
Os microtúbulos são encontrados em diferentes estruturas biológicas essenciais, como os flagelos dos espermatozoides, as extensões dos organismos ciliados, os cílios da traquéia e das trompas de falópio, entre outros..
Além disso, as estruturas que a tubulina forma funcionam como rotas de transporte - análogas aos trilhos de um trem - de materiais e organelas dentro da célula. O deslocamento de substâncias e estruturas é possível graças às proteínas motoras associadas aos microtúbulos, denominadas cinesina e dineína..
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As subunidades da tubulina são heterodímeros de 55.000 dalton e são os blocos de construção dos microtúbulos. A tubulina é encontrada em todos os organismos eucarióticos e tem sido altamente conservada ao longo da evolução.
O dímero é composto por dois polipeptídeos chamados tubulina alfa e beta. Estes polimerizam para formar microtúbulos, que consistem em treze protofilamentos dispostos 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 crescimento rápido ou "mais" e a outra é de crescimento lento ou "menos"..
A polaridade é importante porque determina a direção do movimento ao longo do microtúbulo. O dímero de tubulina é capaz de polimerizar e despolarizar em ciclos de montagem rápidos. Este fenômeno também ocorre em 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.
As subunidades alfa e beta associam-se fortemente para formar um heterodímero complexo. Na verdade, a interação do complexo é tão intensa que não se dissocia em condições normais..
Essas proteínas são compostas por 550 aminoácidos, principalmente ácidos. Embora as tubulinas alfa e beta sejam bastante semelhantes, elas são codificadas por genes diferentes..
Na alfa tubulina, resíduos de aminoácidos com um grupo acetila podem ser encontrados, conferindo-lhe propriedades diferentes nos flagelos celulares..
Cada subunidade da tubulina está associada a duas moléculas: na alfa-tubulina, o GTP se liga irreversivelmente e a hidrólise do composto não ocorre, enquanto o segundo sítio de ligação na beta-tubulina se liga reversivelmente ao GTP e o hidrolisa..
A hidrólise de GTP resulta em um fenômeno denominado "instabilidade dinâmica", em que os microtúbulos sofrem ciclos de crescimento e declínio, dependendo da taxa de adição de tubulina e da taxa de hidrólise de GTP..
Este fenômeno resulta em uma alta taxa de renovação dos microtúbulos, onde a meia-vida da estrutura é de apenas alguns minutos..
As subunidades alfa e beta da tubulina polimerizam para dar origem aos microtúbulos, que são parte do citoesqueleto.
Além dos microtúbulos, o citoesqueleto é composto 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, ele suporta e mantém a forma da célula. Porém, os compartimentos membranar e subcelular não são estáticos e estão em movimentos constantes para poderem 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 que as organelas celulares, a membrana plasmática e outros componentes celulares desempenhem suas funções normais, além de participar da divisão celular..
Eles também contribuem para fenômenos de movimento celular, como a locomoção da ameba, e estruturas especializadas para o movimento, como cílios e flagelos. Por fim, é responsável pelo movimento dos músculos.
Graças à instabilidade dinâmica, os microtúbulos podem ser completamente reorganizados durante os processos de divisão celular. O arranjo de microtúbulos durante a interface é capaz de desmontar e as subunidades de tubulina são livres.
A tubulina pode se recompor e dar origem ao fuso mitótico, que está envolvido na separação dos cromossomos.
Existem certos medicamentos, como colchicina, taxol e vimblastina, que interrompem o processo de divisão celular. Atua diretamente nas moléculas de tubulina, afetando o fenômeno de montagem e dissociação dos microtúbulos..
Nas células animais, os microtúbulos se estendem até o centrossoma, uma estrutura próxima ao núcleo composta por um par de centríolos (cada um orientado perpendicularmente) e rodeado por uma substância amorfa, chamada matriz pericentriolar..
Os centríolos são corpos cilíndricos formados por nove trigêmeos de microtúbulos, em uma organização semelhante aos cílios e flagelos celulares..
No processo de divisão celular, os microtúbulos se estendem dos centrossomas, formando assim o fuso mitótico, responsável pela correta distribuição dos cromossomos para as novas células-filhas..
Parece que os centríolos não são essenciais para a montagem dos microtúbulos dentro 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 ocorre a nucleação com o auxílio da gama tubulina..
Os três tipos de tubulina (alfa, beta e gama) são codificados por genes diferentes e são homólogos a um gene encontrado em procariotos que codifica uma proteína de 40.000 dalton, chamada FtsZ. A proteína bacteriana é funcional e estruturalmente semelhante à tubulina.
É provável que a proteína tivesse uma função ancestral nas bactérias e foi modificada durante os processos evolutivos, culminando em uma proteína com as funções que desempenha nos eucariotos..
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