الأنابيب الدقيقة: الهيكل والوظيفة والأمراض

الأنابيب الدقيقة عبارة عن خيوط بروتينية لها هيكل أنبوبي وتشكل ، مع خيوط أكتين وخيوط وسيطة ، الهيكل الخلوي للخلايا حقيقية النواة. إنها تثبت الخلية وتشارك أيضًا في النقل والحركة داخل الخلية.

ما هي الأنابيب الدقيقة؟

الأنابيب الدقيقة عبارة عن بوليمرات أنبوبية يبلغ قطر بنيتها البروتينية حوالي 24 نانومتر. جنبا إلى جنب مع الخيوط الأخرى ، فإنها تشكل الهيكل الخلوي الذي يعطي الخلايا قوة والشكل. بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تلعب أيضًا دورًا أساسيًا في حركة الخلايا وهي أيضًا عناصر مهمة في الأهداب والسوط والمريكزات والمغازل النووية. الأنابيب الدقيقة مهمة جدًا أيضًا في سرطان علاج. بعض العوامل التي لها تأثير على انقسام الخلايا السرطانية تستخدم بالفعل في شكل علاجات كيميائية أو التخلاء.

التشريح والبنية

تتكون الأنابيب الدقيقة من ثنائيات ألفا وبيتا توبيولين (heterodimers). الوحدات المتغايرة هي الوحدات الفرعية للأنابيب الدقيقة ، والتي تسمى أيضًا الخيوط الأولية. تقوم الخيوط الأولية ببناء الجسم المجوف على شكل حلزوني عن طريق الإقحام ، مع وجود وحدات ألفا توبولين فقط في أحد طرفيها ووحدات فرعية بيتا توبيولين فقط في الطرف الآخر. تمتلك Alpha- و beta-tubulin خاصية الارتباط بجزيء واحد من GTP. في alpha-tubulin ، يرتبط GTP بشكل لا رجعة فيه. يتم وضع المحولات غير المتجانسة بشكل مفضل عند الطرف الموجب ، وبالتالي ينمو الأنبوب الدقيق في هذا الاتجاه ، بينما تشكل النهاية السالبة الجانب المستقر. يبلغ طول الأنبوب الدقيق ما بين ميكرومتر واحد وعدة مئات من الميكرومترات. يكون ترتيب الأنابيب الدقيقة إما مفردة أو مزدوجة أو ثلاثية. تنشأ الخيوط عادة من مركز تنظيم الأنابيب الدقيقة ، والذي يتضمن ، على سبيل المثال ، المريكزات أو الأجسام القاعدية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تمييز مجموعتين مختلفتين: الأنابيب الدقيقة الديناميكية قصيرة العمر والأنابيب الدقيقة المستقرة طويلة العمر. تشكل الأنابيب الدقيقة المستقرة سقالة الأسواط والأهداب والمريكزات. علاوة على ذلك ، توجد أيضًا الأنابيب الدقيقة طويلة العمر في محاور العصبونات أو في سوط نطفة الخلايا. هناك توفر المرونة والاستقرار والتنقل. تم العثور على الأنابيب الدقيقة الديناميكية أيضًا حيث يلزم إعادة التشكيل السريع. بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تضمن توزيع of الكروموسومات في الخلايا الوليدة. يتم بناء الأنابيب الدقيقة أو تفككها بالتناوب ، حيث يحدث البناء أو الانهيار بشكل أساسي عند الطرف الموجب. ينمو الأنبوب الدقيق حتى لا يعود هناك ما يكفي من مقاييس غير متجانسة. ثم تبدأ إزالة البلمرة ، مما يتسبب في من التركيز من التوبولين للارتفاع مرة أخرى وتجدد النمو ليبدأ. المواد المختلفة توقف إزالة البلمرة أو البلمرة ، وتستخدم لعلاج الأمراض.

الوظيفة والمهام

الأنابيب الدقيقة لها مهام متعددة الوظائف. أنها تؤثر على ترتيب الكروموسومات وحركة الحويصلة ، والتي تعمل مثل نظام السكك الحديدية. نشاط الحويصلة هو شرط أساسي لنقل المحرك البروتينات. يتم النقل بسبب البروتينات كينيسين ودينين ، الموجودان على سطح الحويصلة. يتم نقل الحويصلات التي يشغلها dynein من الموجب إلى النهاية السالبة ، بينما يتم نقل الحويصلات التي يشغلها kinesin في الاتجاه المعاكس. عندما تتجمع الأنابيب الدقيقة الفردية ، تتشكل هياكل معقدة. وتشمل هذه المريكزات والأجسام القاعدية. تتكون المريكزات من تسعة أنابيب صغيرة ثلاثية تتكون من أنبوبين غير مكتملين وواحد كامل. الأجسام القاعدية لها نفس بنية المريكزات. تقع تحت سطح الخلية ولها وظيفة ترسيخ الأسواط والحركية. تتكون Kinoceils من زوج من الأنابيب الدقيقة المركزية وتسعة الأنابيب المزدوجة المزدوجة. تم العثور على Kinoceils في الغالب على الخلايا الظهارية وتنقل الجزيئات الصغيرة على سطح الخلية. تتكون الأهداب من غشاء بلازما وتوجد على سطح الخلايا حقيقية النواة. يتكون مركزهم من أنابيب دقيقة ثابتة مرتبة على شكل حزمة. توفر الأهداب حركة السوائل عبر سطح الخلية. على سبيل المثال ، يتم استخدامها من قبل بعض البروتوزوا لتجميع جزيئات الطعام. توجد العديد من الأهداب في الخلايا الظهارية ، حيث تنقل طبقات المخاط التي تحتوي على خلايا ميتة أو جزيئات الغبار حتى الحلق بحيث يمكن إفرازها لاحقًا ، بالإضافة إلى ذلك ، تخلق الأهداب تيارًا على جدار قناة فالوب بحيث يمكن أن تكون البويضات. عبر قناة فالوب. الأسواط لها نفس بنية kinocilia ، لكنها أطول بكثير وتخدم الحركة الخلوية. وهذا يشمل ، على سبيل المثال ، نطفة التنقل ونقل الأوليات.

الأمراض

في خلل التنسج الهدبي الأولي ، يتم إنشاء أهداب الحركية بشكل معيب وعدد الداينين الجزيئات انخفض. خلل التنسج الهدبي الأولي هو مرض وراثي يحدث نادرًا جدًا وفيه يتم استنشاق آلية النقل بكتيريا والجسيمات لا تعمل بشكل صحيح. نتيجة لذلك ، فإن حركة kinocilia غائبة أو غير منسقة للغاية. لهذا السبب ، فإن جزيئات الأوساخ مع مخاط الشعب الهوائية أو إفراز الجيوب الأنفية لا يمكن نقلها بشكل صحيح ، مما يؤدي إلى توسع القصبات (توسع القصبات الهوائية الذي لا رجعة فيه) ، إلى المزمن التهاب شعبي أو مزمن التهاب الجيوب الأنفية. إذا ضرب السوط من نطفة منزعج عند الرجال ، العقم يحدث. في الزهايمر المرض ، تم العثور على الأنابيب الدقيقة المتغيرة في أدمغة المرضى. في هذا المرض ، يؤثر إنزيم MARK2 على بروتين تاو. في الخلايا الطبيعية ، يرتبط tau بالأنابيب الدقيقة ، مما يؤدي إلى استقرارها. ومع ذلك ، عندما يعمل MARK2 على تاو ، يحدث عدم استقرار الهيكل الخلوي واضطراب في نظام نقل الخلايا ، وهو أحد السمات المميزة لـ الزهايمر المرض.