微小管

微小管 は、管状構造を有するタンパク質フィラメントであり、アクチンおよび中間フィラメントとともに、真核細胞の細胞骨格を形成します。それらは細胞を安定化させ、細胞内の輸送と移動にも貢献します。

微小管とは何ですか？

微小管は、タンパク質構造の直径が約24 nmの管状ポリマーです。他のフィラメントと一緒になって、細胞骨格を形成し、細胞に強度と形状を与えます。さらに、それらはまた細胞運動に重要な役割を果たし、繊毛、鞭毛、中心体および核紡錘体の重要な要素でもあります。微小管はまた、癌治療にとって非常に重要です。腫瘍細胞の分裂に影響を与えるいくつかの有効成分は、すでに化学療法剤または細胞増殖抑制剤の形で使用されています。

解剖学と構造

微小管は、アルファおよびベータチューブリンダイマー（ヘテロダイマー）で構成されています。ヘテロダイマーは、微小管のサブユニットであり、プロトフィラメントとしても知られています。プロトフィラメントは、一方の端にアルファチューブリンユニットのみ、もう一方の端にベータチューブリンサブユニットのみを重ね合わせることにより、中空のボディをスパイラルの形で構築します。アルファおよびベータチューブリンは1分子のGTPに結合する能力を持っています。 GTPは不可逆的にアルファチューブリンに結合しています。

ヘテロ二量体は、プラス端にあることが好ましく、微小管はこの方向に成長し、マイナス端は安定した側を形成します。微小管は1マイクロメートルから数百マイクロメートルの長さです。微小管は一重項、二重項または三重項のいずれかとして配置されます。フィラメントは通常、例えば、中心小体または基底体を含む微小管組織化センターから来る。さらに、2つの異なる集団、すなわち動的で短命で安定した長命の微小管が区別されます。安定した微小管はべん毛、繊毛、中心体のフレームワークを表しています。

長寿命の微小管は、ニューロンの軸索または精子細胞のべん毛にも発生します。そこでは、柔軟性、安定性、機動性を保証します。動的な微小管は、迅速な再構築が必要な場所にも見られます。さらに、それらは娘細胞における染色体の分布を保証します。微小管は、構築または分解を交互に行い、構築と分解は主にプラス側で起こります。微小管は、ヘテロ二量体が十分になくなるまで成長します。

次に解重合が始まり、それによりチューブリンの濃度が再び増加し、新しい成長が始まります。さまざまな物質が解重合または重合を防止し、これらは病気の治療に使用されます。

機能とタスク

微小管には多機能のタスクがあります。それらは、染色体の配置と小胞の動きに影響を与えます。小胞の動きは、レールシステムのように機能します。小胞活性は、エンジンタンパク質の輸送の前提条件です。輸送は、小胞の表面にあるタンパク質キネシンとダイニンのために起こります。ダイニンで覆われた小胞はプラスからマイナスの端に輸送され、キネシンで覆われた小胞は反対方向に輸送されます。

個々の微小管が蓄積すると、複雑な構造が形成されます。これらには、中心体と基礎体が含まれます。中心小体は、2つの不完全な微小管と1つの完全な微小管で構成される9つの微小管トリプレットで構成されています。基底体は中心体と同じ構造をしています。それらは細胞表面の下にあり、べん毛と繊毛を固定する役割があります。キノキアは、微小管の中央のペアと9つの微小管ダブレットで構成されています。キノキアは主に上皮細胞で発生し、細胞表面の小さな粒子を輸送します。繊毛は原形質膜からなり、真核細胞の表面に見られます。

それらの中心は、束の形で配置された安定した微小管で構成されています。繊毛は、細胞表面を横切る流体の動きを担当しています。たとえば、一部の原生動物は食物粒子を収集するためにそれらを使用します。多くの繊毛は上皮細胞上に見られ、死んだ細胞やダスト粒子を含む粘液層を喉まで運び、後で排泄できるようにします。

さらに、繊毛は卵管壁に電流を生成するため、卵細胞は卵管を通して輸送されます。鞭毛（べん毛）は、映画の繊毛と同じ構造を持っていますが、はるかに長く、細胞運動に使用されます。これには、例えば、精子の動きと原生動物の輸送が含まれます。

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病気

原発性毛様体異形成では、キノキアに欠陥があり、ダイニン分子の数が減少します。原発性毛様体異形成は、非常にまれな遺伝性疾患で、吸入された細菌や粒子を運ぶ輸送メカニズムが適切に機能しません。その結果、キノキアの動きが失われるか、非常に調整されなくなります。

このため、汚れ粒子は、気管支粘液または副鼻腔の分泌物とともに適切に運び出すことができず、気管支拡張症（不可逆的な気管支拡張）、慢性気管支炎、または慢性副鼻腔炎につながります。男性の精子のべん毛の鼓動が乱れると、不妊症が起こります。アルツハイマー病の状況では、変化した微小管が患者の脳に見られます。この疾患では、酵素MARK2がタンパク質タウに影響を与えます。正常な細胞では、タウは微小管に結合していて、それらを安定化させています。ただし、MARK2がタウに作用すると、骨格の不安定性と細胞輸送システムの混乱が発生します。これは、アルツハイマー病の特徴の1つです。