tübülin - Tubulin
| tübülin | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 atp-formunda kif1a baş-mikrotübül kompleks yapısı
| |||||||||
| tanımlayıcılar | |||||||||
| Sembol | tübülin | ||||||||
| Pfam | PF00091 | ||||||||
| Pfam klanı | CL0442 | ||||||||
| InterPro | IPR003008 | ||||||||
| PROZİT | PDOC00201 | ||||||||
| SCOP2 | 1 küvet / KAPSAM / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
Tübülin de moleküler biyoloji tübülin ya başvurabilir süper ailesinin protein arasında küresel proteinler ya da süper ailesinin bu üyesi proteinlerden biri. α- ve β-tubulinler , ökaryotik hücre iskeletinin önemli bir bileşeni olan mikrotübüllere polimerize olur . Mikrotübüller , mitoz dahil olmak üzere birçok temel hücresel süreçte işlev görür . Tubulin bağlayıcı ilaçlar , DNA segregasyonu ve dolayısıyla hücre bölünmesi için gerekli olan mikrotübül dinamiklerini inhibe ederek kanserli hücreleri öldürür .
Gelen ökaryotlarda olmayan tüm türlerinde de mevcuttur, ancak süper ailesinin tübülin altı üye vardır (bakınız , aşağıda ). Hem a hem de β tübülinlerin kütlesi yaklaşık 50 kDa'dır ve bu nedenle aktine kıyasla benzer bir aralıktadır (~42 kDa'lık bir kütle ile). Buna karşılık, tübülin polimerleri (mikrotübüller), silindirik yapıları nedeniyle aktin filamentlerinden çok daha büyük olma eğilimindedir.
Tubulinin uzun zamandır ökaryotlara özgü olduğu düşünülüyordu . Bununla birlikte, daha yakın zamanlarda, birkaç prokaryotik proteinin tübülin ile ilişkili olduğu gösterilmiştir.
karakterizasyon
Tubulin, evrimsel olarak korunmuş Tubulin/FtsZ ailesi, GTPaz protein alanı ile karakterize edilir .
Bu GTPaz protein alanı tüm ökaryotik tübülin zincirleri yanı sıra bulunan bakteriyel protein TubZ, arke proteini Cetz ve FtsZ protein ailesi yaygın Bakterilerin ve Archaea .
İşlev
mikrotübüller
α- ve β-tubulin, dinamik mikrotübüllere polimerize olur . Gelen ökaryotlar , mikrotübüller önemli bileşenlerinden biri de hücre iskeletinin yapısal destek, aşağıdakileri içeren bir çok işlemin bölgesi ve fonksiyon hücre içi ulaşım ve DNA ayrılması.
Mikrotübüller, α- ve β-tubulinin dimerlerinden oluşur. Bu alt birimler hafif asidiktir ve izoelektrik noktası 5,2 ile 5,8 arasındadır. Her birinin moleküler ağırlığı yaklaşık 50 kDa'dır.
Mikrotübül oluşturmak için a- ve β-tubulinin dimerleri GTP'ye bağlanır ve GTP'ye bağlı durumdayken mikrotübüllerin (+) uçlarında toplanır. β-tubulin alt birimi mikrotübülün artı ucunda, α-tubulin alt birimi ise eksi ucunda ortaya çıkar. Dimer mikrotübüle dahil edildikten sonra, β-tübülin alt ünitesine bağlı GTP molekülü, sonunda mikrotübül protofilamenti boyunca dimerler arası temaslar yoluyla GDP'ye hidrolize olur . α-tubulin alt birimine bağlı GTP molekülü tüm süreç boyunca hidrolize olmaz. Tubulin dimerinin β-tubulin üyesinin GTP'ye mi yoksa GDP'ye mi bağlı olduğu, mikrotübüldeki dimerin stabilitesini etkiler. GTP'ye bağlı dimerler mikrotübüllerde bir araya gelme eğilimindeyken, GDP'ye bağlı dimerler parçalanma eğilimindedir; bu nedenle, bu GTP döngüsü, mikrotübülün dinamik kararsızlığı için esastır .
Bakteriyel mikrotübüller
α- ve β-tubulin homologları, bakterilerin Prosthecobacter cinsinde tanımlanmıştır . Bakteriyel tübülinler olarak tanımlamak için BtubA ve BtubB olarak adlandırılırlar. Her ikisi de hem α- hem de β-tubulin ile homoloji sergiler . Yapısal olarak ökaryotik tübüllere oldukça benzer olsalar da, şaperon içermeyen katlanma ve zayıf dimerizasyon dahil olmak üzere birkaç benzersiz özelliğe sahiptirler . Kriyojenik elektron mikroskopisi , BtubA/B'nin in vivo mikrotübüller oluşturduğunu gösterdi ve bu mikrotübüllerin, genellikle 13 içeren ökaryotik mikrotübüllerin aksine sadece beş protofilament içerdiğini öne sürdü. Daha sonraki in vitro çalışmalar, BtubA/B'nin dört iplikli 'mini' oluşturduğunu gösterdi -mikrotübüller'.
prokaryotik bölünme
FtsZ neredeyse tüm bulunan Bakteri ve Archaea o fonksiyonları, hücre bölünmesi , bölme hücre ortasında bir halka lokalize edilmesi ve divisome diğer bileşenlerini alımı birlikte hücre zarfı sıkmak proteinlerin grubu kapalı çimdik hücre, iki yavru hücre verir. FtsZ in vitro olarak tüpler, tabakalar ve halkalar halinde polimerize olabilir ve in vivo olarak dinamik filamentler oluşturur .
TubZ, bakteri hücre bölünmesi sırasında düşük kopya sayılı plazmitleri ayırmada işlev görür . Protein, bir tubulin homologu için alışılmadık bir yapı oluşturur; iki sarmal filament birbirinin etrafına sarılır. Bu, ilişkisiz plazmid-bölümleme proteini ParM benzer bir yapı sergilediği için bu rol için optimal bir yapıyı yansıtabilir .
hücre şekli
CetZ, pleomorfik Haloarchaea'daki hücre şekli değişikliklerinde işlev görür . Gelen haloferaks volkanii , Cetz sergiler motilite yüzme bir çubuk şekilli forma bir plaka şeklindeki hücre formundan farklılaşması için gerekli dinamik sitoskeletal yapı oluşturur.
Türler
ökaryotik
Tübülin üst ailesi altı aile içerir (alfa-(α), beta-(β), gama-(γ), delta-(δ), epsilon-(ε) ve zeta-(ζ) tübülinler).
α-Tubulin
İnsan a-tubulin alt tipleri şunları içerir:
β-Tubulin
İnsan tübüline bağlandığı bilinen tüm ilaçlar β-tübüline bağlanır. Bunlar , her biri β-tubulin üzerinde farklı bir bağlanma bölgesine sahip olan paklitaksel , kolşisin ve vinka alkaloidlerini içerir.
Ek olarak, çeşitli solucan önleyici ilaçlar, yüksek ökaryotlardan ziyade solucanda β-Tubulin'in kolşisin bölgesini tercihli olarak hedefler. Da mebendazol hala bazı bağlanma insan ve ilgisini koruyan Drosophilia β-tubulin, albendazol solucanlar ve diğer küçük ökaryotların β-tubulin, hemen hemen tamamen bağlar.
Sınıf III β-tubulin , yalnızca nöronlarda eksprese edilen bir mikrotübül elementidir ve sinir dokusundaki nöronlara özgü popüler bir tanımlayıcıdır. Kolşisini diğer β-tubulin izotiplerinden çok daha yavaş bağlar .
Bazen sınıf VI β-tubulin olarak adlandırılan β1-tubulin , amino asit dizisi seviyesinde en farklı olanıdır. İnsanlarda sadece megakaryositlerde ve trombositlerde eksprese edilir ve trombositlerin oluşumunda önemli bir rol oynadığı görülmektedir. Sınıf VI β-tubulin memeli hücrelerinde eksprese edildiğinde, mikrotübül ağının bozulmasına, mikrotübül fragman oluşumuna neden olur ve sonuçta megakaryositlerde ve trombositlerde bulunan marjinal bant benzeri yapılara neden olabilir.
Katanin , β-tubulin alt birimlerinde mikrotübülleri ayıran bir protein kompleksidir ve nöronlarda ve daha yüksek bitkilerde hızlı mikrotübül taşınması için gereklidir.
İnsan β-tubulin alt tipleri şunları içerir:
γ-Tubulin
Tubulin ailesinin bir başka üyesi olan γ-Tubulin, mikrotübüllerin çekirdeklenmesi ve polar oryantasyonunda önemlidir . Esas olarak sentrozomlarda ve iğ kutup gövdelerinde bulunur , çünkü bunlar en bol mikrotübül çekirdeklenme alanlarıdır. Bu organellerde, bir mikrotübülün (+) ucunu kimyasal olarak taklit eden ve böylece mikrotübüllerin bağlanmasına izin veren , γ-tubulin halka kompleksleri (γ-TuRC'ler) olarak bilinen komplekslerde birkaç γ-tubulin ve diğer protein molekülleri bulunur . γ-tubulin ayrıca bir dimer olarak ve dimer ile γTuRC arasında orta büyüklükte bir γ-tubulin küçük kompleksinin (γTuSC) bir parçası olarak izole edilmiştir . γ-tubulin, mikrotübül çekirdeklenmesinin en iyi anlaşılan mekanizmasıdır, ancak bazı çalışmalar , doğru ekspresyonunu engelleyen mutasyon ve RNAi çalışmalarının gösterdiği gibi, belirli hücrelerin yokluğuna adapte olabildiğini göstermiştir . Mikrotübülleri çekirdeklendirmek ve organize etmek için bir γ-TuRC oluşturmanın yanı sıra, γ-tubulin, demetler ve ağlar halinde birleşen filamentler halinde polimerize olabilir.
İnsan γ-tubulin alt tipleri şunları içerir:
γ-tubulin halka kompleksinin üyeleri:
δ ve ε-Tubulin
Delta (δ) ve epsilon (ε) tübülinin merkezcillerde lokalize olduğu bulunmuştur ve merkezcil yapı ve işlevde rol oynayabilir , ancak ikisi de α- ve β- formları kadar iyi çalışılmamıştır.
İnsan δ- ve ε-tubulin genleri şunları içerir:
ζ-Tübülin
Zeta-tubulin ( IPR004058 ) birçok ökaryotta bulunur, ancak plasental memeliler de dahil olmak üzere diğerlerinden eksiktir. Multiciliated epitel hücrelerinde sentriyollerin bazal ayak yapısı ile ilişkili olduğu gösterilmiştir.
prokaryotik
BtubA/B
BtubA ( Q8GCC5 ) ve BtubB ( Q8GCC1 ) bazı bakteri türlerinde bulunan Verrucomicrobial cinsi Prosthecobacter . Ökaryotik tübülinlerle evrimsel ilişkileri belirsizdir, ancak yanal gen transferi yoluyla ökaryotik bir soydan gelmiş olabilirler . Diğer bakteri homologlarıyla karşılaştırıldığında, ökaryotik tubulinlere çok daha benzerler. Birleştirilmiş bir yapıda, BtubB, α-tubulin gibi davranır ve BtubA, β-tubulin gibi davranır.
FtsZ
Birçok bakteri ve euryarchaeotal hücre , ikili fisyon yoluyla bölünmek için FtsZ kullanır . Bakterilerin endosimbiyozundan türetilen her iki organel olan tüm kloroplastlar ve bazı mitokondriler de FtsZ kullanır. Tanımlanan ilk prokaryotik hücre iskeleti proteiniydi.
TubZ
TubZ ( Q8KNP3 ; pBt156), Bacillus thuringiensis'te plazmit bakımı için gerekli olarak tanımlandı . Plazmidi kendine çekmek için TubR ( Q8KNP2 ; pBt157) adlı bir DNA bağlayıcı proteine bağlanır .
ÇetZ
Cetz ( D4GVD7 ) bulunan euryarchaeal ait bir daldaki Methanomicrobia ve halobakterilerin , burada hücre şekil farklılaşmasında da işlev görür.
Faj tübülleri
Phikzlikevirus cinsinin fajları ve ayrıca bir Serratia faj PCH45, faj çekirdeği adı verilen çekirdek benzeri bir yapı oluşturmak için bir kabuk proteini ( Q8SDA8 ) kullanır . Bu yapı, DNA'nın yanı sıra replikasyon ve transkripsiyon makinelerini de içine alır. Faj DNA'sını kısıtlama enzimleri ve tip I CRISPR -Cas sistemleri gibi konak savunmalarından korur . Bir mil çeşitli adlı 'i oluşturan tubulin PhuZ ( B3FK34 ) ve gp187 , hücre içinde çekirdeği merkezleri.
Farmakoloji
Tubulinler , vinka alkaloid ilaçları vinblastin ve vinkristin ve paklitaksel gibi antikanser ilaçları için hedeflerdir . Solucan önleyici ilaçlar mebendazol ve albendazol ile gut önleyici madde kolşisin tübüline bağlanır ve mikrotübül oluşumunu engeller. Birincisi solucanlarda nihayetinde hücre ölümüne yol açarken, ikincisi nötrofil hareketliliğini durdurur ve insanlarda iltihabı azaltır . Mantar önleyici ilaç griseofulvin , mikrotübül oluşumunu hedefler ve kanser tedavisinde uygulamaları vardır.
Çeviri sonrası değişiklikler
Mikrotübüllere dahil edildiğinde, tubulin , çoğu bu proteinlere özgü olan bir dizi translasyon sonrası modifikasyon biriktirir . Bu modifikasyonlar, detirozinasyon , asetilasyon , poliglutamilasyon , poliglisilasyon , fosforilasyon , ubiquitination , sumilasyon ve palmitoilasyonu içerir . Tubulin ayrıca örneğin akut hücresel hasar sırasında oksidatif modifikasyona ve agregasyona eğilimlidir.
Günümüzde, bazı mikrotübüllerde, özellikle de α-tubulin N-asetiltransferaz (ATAT1) tarafından yapılan asetilasyon ile ilgili birçok bilimsel araştırma yapılmakta olup, bu asetilasyon birçok biyolojik ve moleküler fonksiyonda önemli bir rol oynadığı gösterilmiştir ve bu nedenle, aynı zamanda ilişkili olduğu gösterilmiştir. birçok insan hastalığı, özellikle nörolojik hastalıklar .
Ayrıca bakınız
Referanslar
Dış bağlantılar
- Tubulin ABD Ulusal Tıp Kütüphanesinde Tıbbi Konu Başlıkları (MeSH)
- AT 3.6.5.6
- tubulin deneyleri için protokoller
- Yüksek çözünürlüklü tübülin infografik