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Microtúbulo

Los microtúbulos son estructuras celulares formadas por polímeros proteicos, de 25 nm de diámetro exterior y unos 12 nm de diámetro interior, con longitudes que varían entre unos pocos nanómetros a micrómetros,[1]​ que se originan en el Centro organizador de microtúbulos (MTOC en inglés) y que se extienden a lo largo de todo el citoplasma. Se hallan con diferentes características en las células eucariotas y en las procariotas. Están formados por la polimerización de un dímero de dos proteínas globulares, la tubulina alfa y la tubulina beta.[2]

Microtúbulos en la misma célula. En A: las proteínas tubulinas juntas. En B: se ve la Tubulina gama sola (rojo). En C la Tubulina alfa sola (verde). En D se muestra el núcleo de la célula en azul. Inmunohistoquímica.
Microtúbulos (líneas claras) dentro de una célula. Sólo Tubulina beta con anticuerpos marcados para inmunofluorescencia.

Los microtúbulos intervienen en diversos procesos celulares que involucran desplazamiento de vesículas de secreción, movimiento de orgánulos, transporte intracelular de sustancias, así como en la división celular (mitosis y meiosis) y que, junto con los microfilamentos y los filamentos intermedios, forman el citoesqueleto. Además, constituyen la estructura interna de los cilios y los flagelos.

Los microtúbulos se nuclean y organizan en los centros organizadores de microtúbulos (MTOC), como pueden ser el centrosoma o los cuerpos basales de los cilios y flagelos. Estos centros organizadores pueden poseer centríolos o no.

Además de colaborar en el citoesqueleto, los microtúbulos intervienen en el tránsito de vesículas (véase la dineína o la cinesina), en la formación del huso mitótico mediante el cual las células eucariotas segregan sus cromátidas durante la división celular, y en el movimiento de cilios y flagelos.

Estructura

 
Microtúbulo. Formado por las proteínas Tubulina α y β, que se asocian para formar un dímero, el cual se alterna en un protofilamento.

Los microtúbulos son heteropolímeros de α- y β-tubulina, los cuales forman dímeros, que son su unidad estructural.[3]​ Los dímeros polimerizan en 13 protofilamentos, que luego se agregan lateralmente para formar estructuras cilíndricas huecas. Para polimerizar se requiere la presencia de dímeros a una concentración mínima determinada denominada concentración crítica, aunque el proceso se acelera por la adición de núcleos, que son elongados.

 
Microtúbulos: procariota (bacteriano) y eucariota.

Una importante característica de los microtúbulos es su polaridad. La tubulina polimeriza por adición de dímeros en uno o ambos extremos del microtúbulo. La adición es por unión cabeza con cola, en la formación de los protofilamentos. Así, se forman filas sesgadas de monómeros de α y β-tubulina en la pared, lo que provoca una polaridad global al microtúbulo. Debido a que todos los protofilamentos de un microtúbulo tienen la misma orientación, un extremo está compuesto por un anillo de α-tubulina (denominado extremo -) y, el opuesto, por un anillo de β-tubulina (denominado extremo + plus).[4]

Estructura en las bacterias

Los microtúbulos bacterianos tienen un diámetro menor que los eucariotas pero presentan la misma estructura básica. En la bacteria los homólogos de las tubulinas, las proteínas tubulina A bacteriana (BtubA en inglés) y tubulina B bacteriana (BtubB) también forman microtúbulos. Los microtúbulos bacterianos muestran protofilamentos que están ordenados y que presentan interacciones similares a los eucariotas. Los microtúbulos bacterianos están compuestos de solo cinco protofilamentos, en lugar de los 13 presentes en los eucariotas.[5][6]

Función

La polimerización de los microtúbulos se nuclea en un centro organizador de microtúbulos. En ellos existe un tipo de tubulina, llamada γ-tubulina, que actúa nucleando la adición de nuevos dímeros, con intervención de otras proteínas reguladoras. Así, se considera la existencia de un complejo anular de γ-tubulina, siempre situado en el extremo - del microtúbulo.[7]

Inestabilidad dinámica

 
Diagrama de la dinámica de polimerización de la tubulina.

Durante la polimerización, ambas unidades de tubulina se encuentran unidas a una molécula de guanosín trifosfato.[3]​ El GTP desempeña una función estructural en la α-tubulina, pero es hidrolizado a GDP en la β-tubulina. Esta hidrólisis modula la adición de nuevos dímeros. Así, el GTP se hidroliza tras un lapso del tiempo, lo que permite que, si la adición de dímeros es rápida, se forme en el extremo (+) un casquete de β-tubulina unida a GTP, mientras que, de ser lenta, lo que se expone es tubulina unida a GDP. Pues bien: esta unión a uno u otro nucleótido es la que determina la velocidad de polimerización o despolimerización del microtúbulo. Así, un casquete en el extremo (+) con GTP favorece la elongación, mientras que uno de GDP, la despolimerización.[8]

Video de la actividad dinámica del microtúbulo (en verde). Inmunohistoquímica. Microscopio confocal

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Ahora bien, este proceso, de adición o no de nuevos monómeros, depende de la concentración de dímeros de αβ-tubulina en la solución; si su concentración es mayor de un parámetro conocido como concentración crítica (Cc) (que es la constante de equilibrio de disociación de los dímeros del extremo del microtúbulo), el microtúbulo crece, y si es menor, decrece. Y según la presencia de un casquete de GTP o GDP, la Cc es distinta, lo cual define que el extremo (+) y (-) tengan valores distintos, lo que a su vez redunda que la actividad dinámica del extremo (+) sea mayor debido a una menor Cc específica. El microtúbulo, por tanto, puede crecer por ambos extremos o solo por uno, dependiendo de la concentración de dímeros de αβ-tubulina. La interacción del extremo (-) con el MTOC disminuye mucho su actividad.

MAP

Existen otras proteínas denominadas MAP (Microtubule Associated Protein) o proteínas asociadas a microtúbulos. Se considera que colaboran en el ensamblaje de los dímeros para formar microtúbulos.

Las MAP se clasifican por su peso molecular en dos grupos:

  • MAP de bajo peso molecular 55-62 kDa

También denominadas proteínas τ(tau). Recubren al microtúbulo y establecen uniones con microtúbulos adyacentes.

  • MAP de alto peso molecular 200-1000 kDa

Se conocen 4 tipos de MAP diferentes: MAP-1, MAP-2, MAP-3, MAP-4 Las MAP-1 comprende por lo menos 3 proteínas diferentes: A, B y C. La C es importante en el transporte retrógrado de vesículas y se denomina dineina citoplasmática. Las MAP-2 están en las dendritas y el cuerpo de las neuronas, donde se asocian a otros filamentos. Las MAP-4 se encuentran en la mayoría de las células y estabilizan los microtúbulos.

Propiedades de la polimerización de la tubulina

Resumen global de dichas propiedades:

  • A concentraciones de αβ-tubulina superiores a la Cc los dímeros se polimerizan para formar microtúbulos; por debajo de la Cc, los microtúbulos se despolimerizan.
  • El nucleótido, GTP o GDP, unido a la β-tubulina hace que la Cc para el ensamblaje en los extremos (+) y (-) de un microtúbulo sea diferente; por analogía con el ensamblaje de actina filamentosa, se define el extremo (+) como el preferido por el ensamblaje.
  • Con concentraciones superiores de αβ-tubulina a la Cc para la polimerización, los dímeros se agregan en mayor cantidad al extremo (+).
  • Cuando la concentración de αβ-tubulina es más elevada que la Cc del extremo (+) pero menor que la Cc del (-), se puede dar un crecimiento en una sola dirección agregando subunidades a un extremo y disociando subunidades del extremo opuesto.

Estas características derivan en la existencia de una inestabilidad dinámica de los microtúbulos, que consiste en que, en una misma célula, algunos microtúbulos están despolimerizándose (catástrofe) y otros elongándose (rescate).

Proteínas motoras

Existen proteínas que aprovechan la hidrólisis de ATP para generar energía mecánica y desplazar sustancias sobre microtúbulos. Estas son la dineína, transportador retrógrado, y la kinesina, transportador anterógrado.

  • La dineína es una molécula de estructura similar a la kinesina: consta de dos cadenas pesadas idénticas que conforman dos cabezas globulares y de un número variable de cadenas intermedias y de cadenas ligeras. Transportan desde el extremo (+) hacia el (-) del canal intramicrotubular. Se sugiere que la actividad de hidrólisis de ATP, fuente de energía de la célula, se encuentra en las cabezas globulares. La dineína transporta vesículas y orgánulos, por lo que debe interaccionar con sus membranas, y, para interactuar con ellas, requiere de un complejo proteico, de cuyos elementos cabe destacar la dinactina.
 
Una kinesina unida a un microtúbulo.
  • La mayoría de las kinesinas intervienen en el transporte anterógrado de vesículas, es decir, que implican un movimiento hacia la parte más distal de la célula o la neurita, desde el extremo (-) hacia el (+) de los microtúbulos, sobre los que se desplazan. Por el contrario, otra familia de proteínas motoras, las dineínas, emplean los mismos raíles pero dirigen las vesículas a la parte más proximal de la célula, por lo que su transporte es retrógrado.

Farmacología

Existen una gran cantidad de drogas capaces de unirse a la tubulina, modular su estado de activación y de este modo interferir con la dinámica microtubular a concentraciones intracelulares mucho más bajas que la de tubulina. De este modo, las células detienen su ciclo celular y pueden conducir a la muerte celular programada o apoptosis. Los compuestos que modulan la actividad de tubulina pueden dividirse de forma general en dos grandes grupos: En primer lugar están los inhibidores de su polimerización, como la colchicina[9]​ y la vincristina,[10]​ que se unen a ésta impidiendo que forme microtúbulos. Por otro lado, están los agentes estabilizantes de microtúbulos (MSAs), como el paclitaxel (conocido comercialmente como taxol)[11]​ y el docetaxel,[12]​los cuales se unen preferentemente a la tubulina ensamblada, minimizando la disociación de la tubulina-GDP de los extremos de los microtúbulos e induciendo el ensamblaje de la tubulin-GDP normalmente inactiva.

Los fármacos moduladores de la polimerización de microtúbulos han sido muy usados en la terapia antitumoral. Al ser indispensables para la mitosis y detenerla, se logra actuar contra el tumor, pero también se ven afectados aquellos tejidos en rápida proliferación (médula ósea, mucosa intestinal...). El éxito clínico del paclitaxel y el docetaxel ha conducido a la búsqueda de nuevos compuestos con el mismo mecanismo de acción y al descubrimiento en los últimos años de una gran cantidad de agentes estabilizantes de microtubulos con al menos dos sitios de unión distintos.

Otras funciones

Además de su papel estructural como componente del citoesqueleto (junto con la actina y los filamentos intermedios), los microtúbulos están relacionados con procesos biológicos.

En el desarrollo

El citoesqueleto de microtúbulos es esencial durante los procesos morfogenéticos del desarrollo de los organismos. Por ejemplo, durante la embriogénesis en la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster, se requiere de una red de microtúbulos intacta y polarizada dentro del Oocito a fin de establecer los ejes del huevo; de este modo, las señales entre las células foliculares y las del Oocito (como los factores semejantes al TGF-alfa) provocan la reorganización de los microtúbulos situando su extremo menos en la zona anterior del oocito, lo que polariza la estructura y conlleva la aparición de un eje anterior-dorsal.[13]​ Esta implicación en la arquitectura del cuerpo también se da en mamíferos.[14]

Otro campo en el cual los microtúbulos son esenciales es la formación del sistema nervioso en vertebrados superiores; en ellos, la dinámica de la tubulina y de las proteínas asociadas (como las MAPs) es controlada con precisión a fin de desarrollar la base neuronal del cerebro.[15]

Regulación de la expresión génica

El citoesqueleto celular es un elemento dinámico que actúa a muchos niveles en la célula: además de dotarla de una forma determinada y de vertebrar el tráfico de vesículas y orgánulos, puede influir en la expresión génica. No obstante, las vías celulares (esto es, los mecanismos de transducción de señales) que intervienen en esta comunicación son muy poco conocidos. No obstante, se ha descrito la relación entre la despolimerización de microtúbulos mediada por fármacos y la expresión específica de factores de transcripción y, por ello, la expresión diferencial de los genes dependientes de la presencia de estos factores.[16]​ Esta comunicación entre el citoesqueleto y la regulación de la respuesta celular está también relacionada con la generación de factores de crecimiento: por ejemplo, esta relación existe para el factor de crecimiento de tejido conectivo.[17]

En la terapia contra el cáncer este hecho tiene vital importancia pues el medicamento antitumoral paclitaxel posee como diana el citoesqueleto de microtúbulos, y es precisamente la interacción de este último con elementos que modulan el ciclo celular lo que provoca, en presencia del antitumoral, una serie de fallos celulares en las células cancerosas que conducen a su muerte celular programada o apoptosis.[18]

Véase también

Referencias

  1. Montenegro, Raúl (2001). Biología evolutiva. Editorial Brujas. ISBN 9789874331816. Consultado el 19 de febrero de 2018. 
  2. Kierszenbaum, Abraham L. (2008-05). Histología y biología celular + Student Consult, 2a ed.. Elsevier España. ISBN 9788480863131. Consultado el 19 de febrero de 2018. 
  3. Weisenberg RC. 1972. Microtubule formation in vitro in solutions containing low calcium concentrations. Science 177:1104–5
  4. Walker RA, O’Brien ET, Pryer NK, Soboeiro MF, Voter WA, et al. 1988. Dynamic in- stability of individual microtubules analyzed by video light microscopy: rate constants and transition frequencies. J. Cell Biol. 107:1437–48
  5. Pilhofer M, Ladinsky MS, McDowall AW, Petroni G, Jensen GJ (2011). «Microtubules in Bacteria: Ancient Tubulins Build a Five-Protofilament Homolog of the Eukaryotic Cytoskeleton.». PLoS Biol 9 (12): e1001213. Consultado el 15 de diciembre de 2017. 
  6. Sontag CA, Sage H, Erickson HP (2009). «BtubA-BtubB Heterodimer Is an Essential Intermediate in Protofilament Assembly.». PLoS ONE 4 (9): e7253. Consultado el 15 de diciembre de 2017. 
  7. Desai, A., and T. J. Mitchison. 1997. Microtubule polymerization dynamics. Ann. Rev. Cell Dev. Biol. 13:83–117.
  8. Weisenberg RC, Deery WJ, Dickinson PJ. 1976. Tubulin-nucleotide interactions during the polymerization and depolymerization of microtubules. Biochemistry 15:4248–54
  9. Margolis, Robert L.; Wilson, Leslie (1977), «Addition of colchicine-tubulin complex to microtubule ends: the mechanism of substoichiometric colchicine poisoning», Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 74 (8): 3466-3470, PMID 269406, doi:10.1073/pnas.74.8.3466 .
  10. Himes, R.H. (1976), «Action of the vinca alkaloids vincristine, vinblastine, and desacetyl vinblastine amide on …», Cancer Research 36 (10): 3798-3802 .
  11. Rowinsky, Eric K.; Donehower, Ross C. (1995), «Paclitaxel (Taxol)», The New England Journal of Medicine 332 (15): 1004-1014, PMID 7885406, doi:10.1056/NEJM199504133321507 .
  12. Cortes, J.E.; Pazdur, R. (1995), «Docetaxel», Journal of Clinical Oncology 13 (10): 2643 .
  13. Van Eeden, F.; Stjohnston, D. (1999), «The polarisation of the anterior-posterior and dorsal-ventral axes during Drosophila oogenesis», Current Opinion in Genetics & Development 9 (4): 396-404, doi:10.1016/S0959-437X(99)80060-4 .
  14. Beddington, R.S.P.; Robertson, E.J.; Hill, M. (1999), «Axis Development and Early Asymmetry in Mammals», Cell 96: 195-209, doi:10.1016/S0092-8674(00)80560-7 .
  15. Tucker, R.P. (1990), «The roles of microtubule-associated proteins in brain morphogenesis: a review» (w), Brain Res Brain Res Rev 15 (2): 101-20, doi:10.1016/0165-0173(90)90013-E .
  16. Rosette, C.; Karin, M. (1995), «Cytoskeletal control of gene expression: depolymerization of microtubules activates NF-kappa B» (w), The Journal of Cell Biology 128 (6): 1111-1119, PMID 7896875, doi:10.1083/jcb.128.6.1111 .
  17. Ott, Christian; Iwanciw, Dominika; Graness, Angela; Giehl, Klaudia; Goppelt-struebe, Margarete (2003), «Modulation of the Expression of Connective Tissue Growth Factor by Alterations of the Cytoskeleton», Journal of Biological Chemistry 278 (45): 44305-44311, PMID 12951326, doi:10.1074/jbc.M309140200 .
  18. Chen, J.G.; Yang, C.P.H.; Cammer, M.; Band Horwitz, S. (2003), «Gene Expression and Mitotic Exit Induced by Microtubule-Stabilizing Drugs» (w), Cancer Research 63 (22): 7891-7899 .

Bibliografía

  • Alberts et al (2004). Biología molecular de la célula. Barcelona: Omega. ISBN 54-282-1351-8. 
  • Lodish et al. (2005). Biología celular y molecular. Buenos Aires: Médica Panamericana. ISBN 950-06-1974-3. 

Enlaces externos

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  •   Datos: Q189933
  •   Multimedia: Microtubules

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Los microtubulos son estructuras celulares formadas por polimeros proteicos de 25 nm de diametro exterior y unos 12 nm de diametro interior con longitudes que varian entre unos pocos nanometros a micrometros 1 que se originan en el Centro organizador de microtubulos MTOC en ingles y que se extienden a lo largo de todo el citoplasma Se hallan con diferentes caracteristicas en las celulas eucariotas y en las procariotas Estan formados por la polimerizacion de un dimero de dos proteinas globulares la tubulina alfa y la tubulina beta 2 Microtubulos en la misma celula En A las proteinas tubulinas juntas En B se ve la Tubulina gama sola rojo En C la Tubulina alfa sola verde En D se muestra el nucleo de la celula en azul Inmunohistoquimica Microtubulos lineas claras dentro de una celula Solo Tubulina beta con anticuerpos marcados para inmunofluorescencia Los microtubulos intervienen en diversos procesos celulares que involucran desplazamiento de vesiculas de secrecion movimiento de organulos transporte intracelular de sustancias asi como en la division celular mitosis y meiosis y que junto con los microfilamentos y los filamentos intermedios forman el citoesqueleto Ademas constituyen la estructura interna de los cilios y los flagelos Los microtubulos se nuclean y organizan en los centros organizadores de microtubulos MTOC como pueden ser el centrosoma o los cuerpos basales de los cilios y flagelos Estos centros organizadores pueden poseer centriolos o no Ademas de colaborar en el citoesqueleto los microtubulos intervienen en el transito de vesiculas vease la dineina o la cinesina en la formacion del huso mitotico mediante el cual las celulas eucariotas segregan sus cromatidas durante la division celular y en el movimiento de cilios y flagelos Indice 1 Estructura 1 1 Estructura en las bacterias 2 Funcion 2 1 Inestabilidad dinamica 2 2 MAP 2 3 Propiedades de la polimerizacion de la tubulina 2 4 Proteinas motoras 3 Farmacologia 4 Otras funciones 5 En el desarrollo 5 1 Regulacion de la expresion genica 6 Vease tambien 7 Referencias 8 Bibliografia 9 Enlaces externosEstructura Editar Microtubulo Formado por las proteinas Tubulina a y b que se asocian para formar un dimero el cual se alterna en un protofilamento Los microtubulos son heteropolimeros de a y b tubulina los cuales forman dimeros que son su unidad estructural 3 Los dimeros polimerizan en 13 protofilamentos que luego se agregan lateralmente para formar estructuras cilindricas huecas Para polimerizar se requiere la presencia de dimeros a una concentracion minima determinada denominada concentracion critica aunque el proceso se acelera por la adicion de nucleos que son elongados Microtubulos procariota bacteriano y eucariota Una importante caracteristica de los microtubulos es su polaridad La tubulina polimeriza por adicion de dimeros en uno o ambos extremos del microtubulo La adicion es por union cabeza con cola en la formacion de los protofilamentos Asi se forman filas sesgadas de monomeros de a y b tubulina en la pared lo que provoca una polaridad global al microtubulo Debido a que todos los protofilamentos de un microtubulo tienen la misma orientacion un extremo esta compuesto por un anillo de a tubulina denominado extremo y el opuesto por un anillo de b tubulina denominado extremo plus 4 Estructura en las bacterias Editar Los microtubulos bacterianos tienen un diametro menor que los eucariotas pero presentan la misma estructura basica En la bacteria los homologos de las tubulinas las proteinas tubulina A bacteriana BtubA en ingles y tubulina B bacteriana BtubB tambien forman microtubulos Los microtubulos bacterianos muestran protofilamentos que estan ordenados y que presentan interacciones similares a los eucariotas Los microtubulos bacterianos estan compuestos de solo cinco protofilamentos en lugar de los 13 presentes en los eucariotas 5 6 Funcion EditarLa polimerizacion de los microtubulos se nuclea en un centro organizador de microtubulos En ellos existe un tipo de tubulina llamada g tubulina que actua nucleando la adicion de nuevos dimeros con intervencion de otras proteinas reguladoras Asi se considera la existencia de un complejo anular de g tubulina siempre situado en el extremo del microtubulo 7 Inestabilidad dinamica Editar Diagrama de la dinamica de polimerizacion de la tubulina Durante la polimerizacion ambas unidades de tubulina se encuentran unidas a una molecula de guanosin trifosfato 3 El GTP desempena una funcion estructural en la a tubulina pero es hidrolizado a GDP en la b tubulina Esta hidrolisis modula la adicion de nuevos dimeros Asi el GTP se hidroliza tras un lapso del tiempo lo que permite que si la adicion de dimeros es rapida se forme en el extremo un casquete de b tubulina unida a GTP mientras que de ser lenta lo que se expone es tubulina unida a GDP Pues bien esta union a uno u otro nucleotido es la que determina la velocidad de polimerizacion o despolimerizacion del microtubulo Asi un casquete en el extremo con GTP favorece la elongacion mientras que uno de GDP la despolimerizacion 8 source source source source Video de la actividad dinamica del microtubulo en verde Inmunohistoquimica Microscopio confocal Ahora bien este proceso de adicion o no de nuevos monomeros depende de la concentracion de dimeros de ab tubulina en la solucion si su concentracion es mayor de un parametro conocido como concentracion critica Cc que es la constante de equilibrio de disociacion de los dimeros del extremo del microtubulo el microtubulo crece y si es menor decrece Y segun la presencia de un casquete de GTP o GDP la Cc es distinta lo cual define que el extremo y tengan valores distintos lo que a su vez redunda que la actividad dinamica del extremo sea mayor debido a una menor Cc especifica El microtubulo por tanto puede crecer por ambos extremos o solo por uno dependiendo de la concentracion de dimeros de ab tubulina La interaccion del extremo con el MTOC disminuye mucho su actividad MAP Editar Existen otras proteinas denominadas MAP Microtubule Associated Protein o proteinas asociadas a microtubulos Se considera que colaboran en el ensamblaje de los dimeros para formar microtubulos Las MAP se clasifican por su peso molecular en dos grupos MAP de bajo peso molecular 55 62 kDaTambien denominadas proteinas t tau Recubren al microtubulo y establecen uniones con microtubulos adyacentes MAP de alto peso molecular 200 1000 kDaSe conocen 4 tipos de MAP diferentes MAP 1 MAP 2 MAP 3 MAP 4 Las MAP 1 comprende por lo menos 3 proteinas diferentes A B y C La C es importante en el transporte retrogrado de vesiculas y se denomina dineina citoplasmatica Las MAP 2 estan en las dendritas y el cuerpo de las neuronas donde se asocian a otros filamentos Las MAP 4 se encuentran en la mayoria de las celulas y estabilizan los microtubulos Propiedades de la polimerizacion de la tubulina Editar Resumen global de dichas propiedades A concentraciones de ab tubulina superiores a la Cc los dimeros se polimerizan para formar microtubulos por debajo de la Cc los microtubulos se despolimerizan El nucleotido GTP o GDP unido a la b tubulina hace que la Cc para el ensamblaje en los extremos y de un microtubulo sea diferente por analogia con el ensamblaje de actina filamentosa se define el extremo como el preferido por el ensamblaje Con concentraciones superiores de ab tubulina a la Cc para la polimerizacion los dimeros se agregan en mayor cantidad al extremo Cuando la concentracion de ab tubulina es mas elevada que la Cc del extremo pero menor que la Cc del se puede dar un crecimiento en una sola direccion agregando subunidades a un extremo y disociando subunidades del extremo opuesto Estas caracteristicas derivan en la existencia de una inestabilidad dinamica de los microtubulos que consiste en que en una misma celula algunos microtubulos estan despolimerizandose catastrofe y otros elongandose rescate Proteinas motoras Editar Existen proteinas que aprovechan la hidrolisis de ATP para generar energia mecanica y desplazar sustancias sobre microtubulos Estas son la dineina transportador retrogrado y la kinesina transportador anterogrado La dineina es una molecula de estructura similar a la kinesina consta de dos cadenas pesadas identicas que conforman dos cabezas globulares y de un numero variable de cadenas intermedias y de cadenas ligeras Transportan desde el extremo hacia el del canal intramicrotubular Se sugiere que la actividad de hidrolisis de ATP fuente de energia de la celula se encuentra en las cabezas globulares La dineina transporta vesiculas y organulos por lo que debe interaccionar con sus membranas y para interactuar con ellas requiere de un complejo proteico de cuyos elementos cabe destacar la dinactina Una kinesina unida a un microtubulo La mayoria de las kinesinas intervienen en el transporte anterogrado de vesiculas es decir que implican un movimiento hacia la parte mas distal de la celula o la neurita desde el extremo hacia el de los microtubulos sobre los que se desplazan Por el contrario otra familia de proteinas motoras las dineinas emplean los mismos railes pero dirigen las vesiculas a la parte mas proximal de la celula por lo que su transporte es retrogrado Farmacologia EditarExisten una gran cantidad de drogas capaces de unirse a la tubulina modular su estado de activacion y de este modo interferir con la dinamica microtubular a concentraciones intracelulares mucho mas bajas que la de tubulina De este modo las celulas detienen su ciclo celular y pueden conducir a la muerte celular programada o apoptosis Los compuestos que modulan la actividad de tubulina pueden dividirse de forma general en dos grandes grupos En primer lugar estan los inhibidores de su polimerizacion como la colchicina 9 y la vincristina 10 que se unen a esta impidiendo que forme microtubulos Por otro lado estan los agentes estabilizantes de microtubulos MSAs como el paclitaxel conocido comercialmente como taxol 11 y el docetaxel 12 los cuales se unen preferentemente a la tubulina ensamblada minimizando la disociacion de la tubulina GDP de los extremos de los microtubulos e induciendo el ensamblaje de la tubulin GDP normalmente inactiva Los farmacos moduladores de la polimerizacion de microtubulos han sido muy usados en la terapia antitumoral Al ser indispensables para la mitosis y detenerla se logra actuar contra el tumor pero tambien se ven afectados aquellos tejidos en rapida proliferacion medula osea mucosa intestinal El exito clinico del paclitaxel y el docetaxel ha conducido a la busqueda de nuevos compuestos con el mismo mecanismo de accion y al descubrimiento en los ultimos anos de una gran cantidad de agentes estabilizantes de microtubulos con al menos dos sitios de union distintos Otras funciones EditarAdemas de su papel estructural como componente del citoesqueleto junto con la actina y los filamentos intermedios los microtubulos estan relacionados con procesos biologicos En el desarrollo EditarEl citoesqueleto de microtubulos es esencial durante los procesos morfogeneticos del desarrollo de los organismos Por ejemplo durante la embriogenesis en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster se requiere de una red de microtubulos intacta y polarizada dentro del Oocito a fin de establecer los ejes del huevo de este modo las senales entre las celulas foliculares y las del Oocito como los factores semejantes al TGF alfa provocan la reorganizacion de los microtubulos situando su extremo menos en la zona anterior del oocito lo que polariza la estructura y conlleva la aparicion de un eje anterior dorsal 13 Esta implicacion en la arquitectura del cuerpo tambien se da en mamiferos 14 Otro campo en el cual los microtubulos son esenciales es la formacion del sistema nervioso en vertebrados superiores en ellos la dinamica de la tubulina y de las proteinas asociadas como las MAPs es controlada con precision a fin de desarrollar la base neuronal del cerebro 15 Regulacion de la expresion genica Editar El citoesqueleto celular es un elemento dinamico que actua a muchos niveles en la celula ademas de dotarla de una forma determinada y de vertebrar el trafico de vesiculas y organulos puede influir en la expresion genica No obstante las vias celulares esto es los mecanismos de transduccion de senales que intervienen en esta comunicacion son muy poco conocidos No obstante se ha descrito la relacion entre la despolimerizacion de microtubulos mediada por farmacos y la expresion especifica de factores de transcripcion y por ello la expresion diferencial de los genes dependientes de la presencia de estos factores 16 Esta comunicacion entre el citoesqueleto y la regulacion de la respuesta celular esta tambien relacionada con la generacion de factores de crecimiento por ejemplo esta relacion existe para el factor de crecimiento de tejido conectivo 17 En la terapia contra el cancer este hecho tiene vital importancia pues el medicamento antitumoral paclitaxel posee como diana el citoesqueleto de microtubulos y es precisamente la interaccion de este ultimo con elementos que modulan el ciclo celular lo que provoca en presencia del antitumoral una serie de fallos celulares en las celulas cancerosas que conducen a su muerte celular programada o apoptosis 18 Vease tambien EditarCiclo celular Actina Filamento intermedioReferencias Editar Montenegro Raul 2001 Biologia evolutiva Editorial Brujas ISBN 9789874331816 Consultado el 19 de febrero de 2018 Kierszenbaum Abraham L 2008 05 Histologia y biologia celular Student Consult 2a ed Elsevier Espana ISBN 9788480863131 Consultado el 19 de febrero de 2018 a b Weisenberg RC 1972 Microtubule formation in vitro in solutions containing low calcium concentrations Science 177 1104 5 Walker RA O Brien ET Pryer NK Soboeiro MF Voter WA et al 1988 Dynamic in stability of individual microtubules analyzed by video light microscopy rate constants and transition frequencies J Cell Biol 107 1437 48 Pilhofer M Ladinsky MS McDowall AW Petroni G Jensen GJ 2011 Microtubules in Bacteria 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