Microtubulusfilamenten

Microtubulusfilamenten, meestal microtubuli genoemd, zijn holle polymeren opgebouwd uit tubuline-dimeren en vormen een van de belangrijkste componenten van het cytoskelet. Ze spelen een cruciale rol bij het bepalen van de vorm van de cel, bij het organiseren van intracellulair transport en bij de celdeling.

Structuur en dynamiek: Een microtubulus heeft een diameter van circa 25 nanometer en bestaat uit 13 protofilamenten die rondom een centrale as gerangschikt zijn. De bouwstenen zijn α-tubuline- en β-tubuline-dimeren, die samen GTP binden. Polymerisatie van tubuline vereist GTP-binding; na incorporatie hydrolyseert GTP tot GDP, wat leidt tot dynamische instabiliteit. Het plus-einde van een microtubulus groeit doorgaans sneller dan het minus-einde. Minus-einde is vaak verankerd aan een microtubulus-organiserende kern (MTOC), zoals het centrosoom in dierlijke cellen, waar gamma-tubuline-ringcomplexen de nucleatie van groei stimuleren.

Functies: Microtubuli vormen treks voor motorproteïnen zoals kinesine en dyneïne, waardoor vesikels, organellen en moleculen langs de celwaartse routes verplaatst kunnen worden. Ze zijn essentieel voor de mitotische spindelvorming bij deling en voor de correctescheiding van chromosomen. Daarnaast vormen ze de basisstructuur van cilia en flagella in vele cellen. In planten spelen microtubuli ook een rol bij celmembraan- en celwandvorming en bij plasmamembraanoriëntatie.

Regulatie en interacties: Microtubuli worden gereguleerd door microtubulus-geassocieerde eiwitten (MAPs) die stabilisatie of destabilisatie kunnen bevorderen. Voorbeelden zijn tau en XMAP215; sequestering en destabilisatie kan plaatsvinden via eiwitten als stathmin en katanine. Geneesmiddelen die microtubuli beïnvloeden, zoals taxanen (stabiliseren) en vinca-alkaloïden (ontbinden), worden vaak ingezet in de chemotherapie vanwege hun vermogen om celdeling te verstoren.

Samenvatting: Microtubulusfilamenten zijn dynamische, tubuline-gebouwde buizen die cruciaal zijn voor structuur, transport en deling in cellen, met een breed scala aan regulerende eiwitten en klinische implicaties.