Mikrotübül çekirdeklenmesi - Microtubule nucleation
Olarak , hücre biyolojisi , mikrotübül çekirdeklenme olay olduğu başlatır de novo oluşumu mikrotübüller (MTS). Hücre iskeletinin bu filamentleri tipik olarak , filamentin uzadığı bir tohumu çekirdeklendirmek için başlangıçta etkileşime giren mikrotübülün temel yapı taşları olan a- ve β- tübülin dimerlerinin polimerizasyonu yoluyla oluşur.
Mikrotübül çekirdeklenmesi, tam uzunlukta polimerlere yol açan saflaştırılmış tübülin çözeltileri ile in vitro olarak kendiliğinden oluşur . Polimerleri oluşturan tübülin dimerleri, yeterli bir GTP kaynağı olması koşuluyla, kendi kendine toplanma ve silindirik tüpler halinde bir araya gelme içsel bir kapasiteye sahiptir. Bununla birlikte, böyle bir işlemin kinetik engelleri, mikrotübüllerin kendiliğinden çekirdeklenme hızının nispeten düşük olduğu anlamına gelir.
γ-tubulin ve γ-tubulin halka kompleksinin (γ-TuRC) rolü
İn vivo olarak hücreler, mikrotübül çekirdeklenmesine yardımcı olmak için çeşitli proteinler kullanarak bu kinetik bariyerin etrafından dolaşırlar. Mikrotübül çekirdeklenmesine yardımcı olan birincil yol, mikrotübülleri oluşturan α ve β alt birimlerinden farklı olanüçüncü tip tübülin, γ-tubulin'in hareketini gerektirir. y-tubulin, y-tubulin halka kompleksi (γ-TuRC) olarak bilinen konik bir yapı oluşturmak için diğer birçok ilişkili protein ile birleşir. 13 katlı simetrisi ile bu kompleks, çekirdeklenme işlemi sırasında α/β tübülin dimerleri için bir iskele veya şablon görevi görürve büyüyen mikrotübülü oluşturan13 protofilament halkasının montajını hızlandırır. γ-TuRC, mikrotübül (+) ucundan büyümeye devam ederken (-) ucunun bir başlığı olarak da işlev görür. Bu kapak, mikrotübül (-) ucuna, depolimerizasyonuna yol açabilecek enzimlerden hem stabilite hem de koruma sağlarken (-) uç büyümesini de engeller.
Mikrotübül Düzenleme Merkezlerinden (MTOC'ler) MT Çekirdeklenmesi
Γ-Turč tipik olarak bir çekirdek fonksiyonel birim olarak bulunur mikrotübül organizasyon merkezi, örneğin, (MTOC) sentrozom olarak hayvan hücreleri ya da mil kutup gövdeleri içinde mantar ve yosun . Sentrozomdaki γ-TuRC'ler , (+)-uçlarını hücrenin çevresine doğru sitoplazmaya doğru radyal olarak uzatan interfazda bir dizi mikrotübülü çekirdekler . Diğer işlevleri arasında, bu radyal dizi, mikrotübül bazlı motor proteinleri tarafından veziküller gibi çeşitli kargoları plazma zarına taşımak için kullanılır.
Mitoz geçiren hayvan hücrelerinde , bipolar mitotik iş milini üreten iğ kutupları adı verilen iki MTOC'den benzer bir radyal dizi oluşturulur . Bununla birlikte, yüksek bitkiler ve oositler gibi bazı hücreler, belirgin MTOC'lerden yoksundur ve mikrotübüller, sentrozomal olmayan bir yolla çekirdeklenir. MTOC'leri olan nöronlar, iskelet kası hücreleri ve epitel hücreleri gibi diğer hücreler, bir sentrozomla ilişkili olmayan mikrotübül dizilerine sahiptir. Bu sentrozomal olmayan mikrotübül dizileri, uzun, ince miyotüp şekline , bir aksonun ince çıkıntılarına veya bir epitel hücresinin güçlü polarize alanlarına yol açanlar gibi çeşitli geometriler alabilir . Araştırmacılar, bu dizilerdeki mikrotübüllerin önce γ-TuRC'ler tarafından üretildiğini, daha sonra motor proteinleri veya koşu bandı aracılığıyla istenen konumlarına taşındığını ve son olarak çeşitli bağlama ve çapraz bağlama proteinlerinin etkisiyle gerekli konfigürasyonda stabilize edildiğini düşünüyor.
Bitkilerin kortikal dizisinde ve ayrıca nöronların aksonlarında, bilim adamları, mikrotübüllerin, katanin gibi parçalayıcı enzimlerin etkisiyle mevcut mikrotübüllerden çekirdeklendiğine inanırlar . Kofilinin aktin filament dizileri oluşturmadaki etkisine benzer şekilde, mikrotübüllerin MAP'ler tarafından kesilmesi, mikrotübüllerin büyüyebileceği yeni (+) uçlar yaratır. Bu şekilde, dinamik mikrotübül dizileri, γ-TuRC'nin yardımı olmadan üretilebilir.
Dallanma MT çekirdeklenmesi
Xenopus yumurta özlerini kullanan çalışmalar, yeni mikrotübüllerin eski mikrotübüllerden bir açıda büyüdüğü, fan benzeri dallanma dizileri oluşturan yeni bir mikrotübül çekirdeklenme biçimi tanımladı. Araştırmacılar, bu sürecin, augmin kompleksi aracılığıyla mevcut mikrotübüllerin kenarlarına bağlanan sentrozomal olmayan γ-TuRC'leri içerdiğinden şüpheleniyorlar . Bu mikrotübül bağımlı mikrotübül çekirdeklenme yöntemi, mikrotübül sayısında hızlı amplifikasyona yol açar ve dallandıkları ana mikrotübüllerle aynı polariteye sahip yavru mikrotübüller oluşturur. Mitotik iğ oluşumunda böyle bir yöntemin önemli olabileceği öne sürülmüştür.
Mikrotübül İlişkili Proteinlerin (MAP'ler) Rolü
γ-TuRC, hücrelerin mikrotübülleri çekirdeklendirme görevi ile karşı karşıya kaldıklarında başvurdukları birincil protein olmasına rağmen, bir çekirdeklenme faktörü olarak hareket ettiği varsayılan tek protein değildir. Diğer birkaç MAP , γ-TuRC'ye çekirdeklenme sürecinde yardımcı olurken, diğerleri mikrotübülleri γ-TuRC'den bağımsız olarak çekirdekler. Yukarıda açıklanan dallanma nükleasyonunda , yumurta ekstraktlarına TPX2'nin eklenmesi, çekirdeklenme olaylarında çarpıcı bir artışa neden olurken, diğer çalışmalarda, XMAP215 proteini , in vitro , sentrozomların çekirdeklenme potansiyelini in vivo olarak azaltarak çekirdekli mikrotübül asterleri . Mikrotübül bağlayıcı protein çift kortin , in vitro olarak , mikrotübülleri çekirdeklendirir - büyüyen mikrotübüllerin ucundan ziyade yana bağlanarak etki eder. Bu nedenle, çekirdeklenme faktörleri olarak görev yapan bir protein ailesi, çeşitli mekanizmalar yoluyla çekirdekleştirici mikrotübüllerin enerji maliyetini düşürerek hücrelerde mevcut olabilir.
Birkaç protein, γ-TuRC'nin biçimlendirilmesinde ve mikrotübül çekirdeklenmesinin zamansal ve uzamsal kontrolünde rol oynar. Bunlar, örneğin yapısal işlevleri olan sarmal-sarmal proteinleri ve Ran döngüsünün bileşenleri gibi düzenleyici proteinleri içerir . NEDD1 , γ-tubulin'e bağlanarak γ-TuRC'yi sentrozoma alır .