Microtubuli zijn essentiële componenten van het eukaryote cytoskelet en zijn betrokken bij verschillende cellulaire processen zoals celdeling, intracellulair transport en het behoud van de celvorm. De montage en demontage van microtubuli worden strak gereguleerd door verschillende cellulaire mechanismen. Hier is een algemeen overzicht van hoe cellen hun microtubuli-skelet samenstellen:

1. Nucleatie :De assemblage van microtubuli begint met de vorming van een kiemplaats, die fungeert als startpunt voor de groei van microtubuli. Dit proces omvat de binding van specifieke tubulinedimeren, de bouwstenen van microtubuli, aan de kiemplaats. Gamma-tubuline-ringcomplexen (γ-TuRC's) zijn belangrijke kiemvormingsfactoren die worden aangetroffen in het centrosoom, het primaire microtubuli-organiserende centrum in dierlijke cellen, en op andere cellulaire locaties.

2. Verlenging :Zodra een kiemplaats is gevestigd, beginnen microtubuli te verlengen door de opeenvolgende toevoeging van tubulinedimeren aan de groeiende uiteinden van de microtubuli. De toevoeging van tubulinedimeren vindt plaats op een gepolariseerde manier, waarbij het ene uiteinde van de microtubulus, bekend als het plus (+) uiteinde, sneller groeit dan het andere uiteinde, het min (-) uiteinde genoemd.

3. Polymerisatie en depolymerisatie :Microtubuli ondergaan een dynamisch proces van polymerisatie en depolymerisatie, gereguleerd door cellulaire factoren. Tijdens de polymerisatie worden tubulinedimeren toegevoegd aan de groeiende uiteinden van microtubuli, waardoor hun lengte toeneemt. Omgekeerd vindt depolymerisatie plaats wanneer tubulinedimeren van de uiteinden van microtubuli worden verwijderd, waardoor ze korter worden.

4. GTP en GDP-cycli :De montage en demontage van microtubuli zijn nauw verbonden met de hydrolyse van guanosinetrifosfaat (GTP) tot guanosinedifosfaat (BBP) op tubulinedimeren. GTP-gebonden tubulinedimeren hebben een hogere affiniteit voor elkaar, wat polymerisatie en verlenging bevordert. Bij GTP-hydrolyse worden de tubulinedimeren minder stabiel en vatbaar voor depolymerisatie. Deze GTP-BBP-cyclus speelt een cruciale rol bij het beheersen van de dynamiek van microtubuli.

5. Regulering door cellulaire factoren :De montage en demontage van microtubuli worden strak gereguleerd door cellulaire factoren die bekend staan ​​als microtubule-geassocieerde eiwitten (MAP's) en motoreiwitten. MAP's moduleren de stabiliteit, groei en organisatie van microtubuli door interactie met tubulinedimeren en andere microtubulistructuren. Motoreiwitten, zoals kinesinen en dyneïnes, bewegen langs microtubuli, transporteren verschillende cellulaire componenten en beïnvloeden hun organisatie en dynamiek.

Door deze processen te coördineren kunnen cellen de grootte, vorm en stabiliteit van hun microtubuli-netwerken controleren, die essentieel zijn voor een goede cellulaire functie en organisatie.