Mikrotubulus adalah struktur protein berbentuk tabung berongga yang merupakan bagian penting dari sitoskeleton sel eukariotik . Anda dapat membaca lebih lanjut tentang fungsi dan strukturnya di artikel yang kami persembahkan untuk topik ini masing-masing di sini dan di sini (segera hadir). Pada artikel ini kita akan berbicara tentang sintesis mikrofilamen dari heterodimer tubulin alfa dan beta, yang dirangkai menjadi rantai yang disebut protofilamen. Ini pada gilirannya akan berinteraksi secara lateral untuk membentuk mikrotubulus.
Dalam genom manusia ada beberapa gen yang mengkode tubulin alfa dan beta. Gen-gen ini sangat dilestarikan satu sama lain dan dibandingkan dengan gen dari spesies lain. Ujung N-terminal protein adalah yang paling terkonservasi, karena ujung ini akan mengikat protein aksesori (MAP, Microtubule Associated Proteins) dan unsur penting lainnya untuk sintesis mikrotubulus, seperti GTP.
Heterodimer menambah protofilamen di salah satu ujung mikrotubulus.
The alpha dan beta tubulin berinteraksi secara spontan ke bentuk heterodimers . Ini pada gilirannya berinteraksi satu sama lain untuk membentuk protofilamen. Dalam kondisi laboratorium asosiasi ini juga terjadi secara spontan, namun dalam sel hal itu diarahkan oleh sentrosom atau pengatur mikrotubulus lainnya. . Protofilamen menyajikan polaritas. Artinya, di salah satu ujungnya, yang disebut minus (-) diakhiri oleh tubulin alfa, sedangkan ujung positif (+) memiliki tubulin beta di ujungnya. Perakitan dimer tubulin baru dalam sel biasanya dilakukan pada ujung +, karena beta tubulin memiliki kapasitas yang lebih besar untuk menerima ikatan baru . Sebaliknya, ujung negatif lebih rentan terhadap depolarisasi tubulin. Untuk menghindari depolarisasi ujung negatif mikrotubulus, protein pelindung biasanya dikaitkan dengan ujungnya.
Namun, mikrotubulus adalah struktur dinamis. Mereka terus meningkat (polimerisasi) di ujung + dan menurun (depolimerisasi) di ujung -. Proses pemanjangan dan penyusutan mikrotubulus ini bisa sangat cepat, memungkinkan penciptaan atau hilangnya protofilamen baru dalam milidetik.
Subunit tubulin alfa tidak dapat dipertukarkan mengikat GTP (guanosin trifosfat, molekul penyimpan energi yang homolog dengan ATP). Untuk bagian mereka, beta- tubulin mengikat GTP, di situs yang dapat ditukar . GTP ini akan dihidrolisis menjadi GDP selama polimerisasi tubulin, untuk menyediakan energi yang diperlukan. PDB akan dilepaskan hanya ketika protofilamen didepolimerisasi. Di bawah kondisi laboratorium, mikrofilamen secara spontan berpolimerisasi dengan adanya ion GTP dan Magnesium. Dalam sel, pusat pengorganisasian mikrofilamen, seperti sentrosom atau badan kutub gelendong dalam ragi, bertanggung jawab untuk memulai polimerisasi.
GTP terhidrolisis menjadi GDP setelah beberapa saat mengikat protofilamen. Bergantung pada apakah GTP yang dihidrolisis menjadi PDB ditemukan di ujung + atau laju asosiasi dimer baru tidak bervariasi. Jika ada GTP yang mereka asosiasikan, asosiasi dimer baru lebih disukai dan sebaliknya.
The pembentukan mikrofilamen terjadi dalam dua tahap nukleasi adalah tahap awal, lambat dan membatasi . Nukleasi melibatkan pembentukan 2 atau 3 protofilamen pendek, masing-masing antara 8 dan 14 dimer tubulin . Begitu nukleus ini terbentuk, pemanjangannya berlangsung cepat dan juga pembentukan protofilamen baru yang berdekatan dengannya, membentuk lembaran protofilamen yang akan menutup dengan sendirinya membentuk mikrotubulus.