Молекулярная биология клетки: Учебно-методическое пособие по спецкурсу, страница 21

 Следует подчеркнуть, что формирование микротрубочек происходит по принципу инициаторной самосборки, т. е. для начала полимеризации необходимо наличие центра нуклеации или центра организации МТ (ЦОМТ), их самосборки. В качестве такого инициатора выступают, например, клеточный центр, кинетохоры хромосом, просто фрагменты микротрубочек и даже околоядерная зона, однако главным центром первичной нуклеации после разрушения всех МТ колхицином всегда выступают центриоли. Точнее сказать, что это перицентриолярный материал в животных клетках (так как МТ растут не непосредственно от центриолей, а из интенсивно окрашивающейся зоны цитоплазмы, их окружающей) или специфическая электронноплотная область цитоплазмы (неизученной ни по структуре, ни по химическому составу) в клетках, лишенных центриолей. МТ начинают расти от ЦОМТ плюс-концами и быстро заполняют всю цитоплазму, а минус-концы всегда обращены в сторону ЦОМТ и не могут ассоциировать свободных тубулинов. Считается, что они заблокированы для самосборки.

МТ, также как и МФ, являются полярными структурами, они имеют плюс-конец и минус-конец. Существуют вещества, оказывающие регуляторное воздействие на процесс самосборки. Так, таксол обладает стабилизирующим действием и может стимулировать полимеризацию даже при низкой концентрации тубулинов в среде. Общеизвестно действие алкалоида колхицина, который связывается с тубулинами и предотвращает формирование новых микротрубочек и разборку собранных (в связи со снижением концентрации функционально активных тубулинов в среде).

Микротрубочки являются весьма динамичными структурами клетки, как в составе цитоскелета, так и в других компонентах клетки (см. раздел 7.3.3). Среднее время полужизни МТ составляет лишь около 5 минут, а в составе ахроматинового веретена микротрубочки существуют всего лишь 15–20 секунд. Таким образом, в составе клетки около 80% микротрубочек обновляется за 15 минут, но 10–15% микротрубочек остаются стабильными в клетке достаточно долго (несколько часов), что в целом уже представляет собой величину, соизмеримую с длительностью клеточного цикла. Такая стабилизация особенно важна для клеток дифференцированных, и обеспечиваться она может либо за счет связывания с дополнительными МАР-белками (протеины, ассоциированные с микротрубочками), либо за счет химической модификации тубулинов. Так, ацетилирование лизина в составе тубулинов МТ, также как и удаление терминального тирозина значительно повышает стабильность МТ. Эти модификации носят обратимый характер.

7.3.3. Функции МТ

Все многообразные функции свободных микротрубочек в составе цитоскелета можно свести к двум: скелетной и двигательной. Уже упоминалось в разделе 7.1.3, что расположение микротрубочек в составе клеточного цитоскелета, как правило, дублирует направленность ПФ – основных скелетных (каркасных) структур. Было экспериментально показано, что специфическое разрушение МТ в клетках сложной формы приводит к утрате специфической конфигурации этих клеток и их округлению. Для обеспечения внутриклеточного движения (и даже амебоидного движения клеток) МТ важны в двух аспектах:

1) они контролируют направление движения (что-то вроде «рельсов»);

2) они обеспечивают два способа «моторики», два молекулярно-биологических механизма движения (в дополнение к актино-миозиновому): тубулин-динеиновый и тубулин-кинезиновый.

Как уже было отмечено, в клетке существуют не только свободные МТ, но и другие структуры, сформированные при их участии. В целом, МТ выполняют ряд очень важных функций в клетке:

1) как одиночные МТ, так и сформированные пучки МТ входят в состав цитоскелета;

2) МТ входят в состав жгутиков простейших клеток и некоторых высокоорганизованных и специализированных клеток, например, сперматозоидов;

3) МТ входят в состав ресничек простейших и формируют реснички, например, щеточной каемки мерцательного эпителия;

4) МТ являются существеннейшим компонентов базальных гранул ресничек и жгутиков;

5) из МТ образуется ахроматиновое веретено (веретено деления);

6) МТ образуют очень важный клеточный органоид – центросому.