Microtúbulo para niños
Los microtúbulos son estructuras muy pequeñas dentro de nuestras células, como tubos diminutos. Están hechos de proteínas y miden unos 25 nanómetros de ancho por fuera y 12 nanómetros por dentro. Su longitud puede variar mucho, desde unos pocos nanómetros hasta varios micrómetros.
Estas estructuras nacen en un lugar especial de la célula llamado Centro Organizador de Microtúbulos (MTOC, por sus siglas en inglés) y se extienden por todo el citoplasma. Los microtúbulos se encuentran en las células eucariotas (como las nuestras) y también en las procariotas (como las bacterias), aunque con algunas diferencias. Se forman cuando dos proteínas llamadas tubulina alfa y tubulina beta se unen para crear una unidad más grande, un dímero.
Los microtúbulos son muy importantes para que la célula funcione bien. Ayudan a mover pequeñas bolsas y orgánulos dentro de la célula, transportan sustancias y son clave en la división celular (mitosis y meiosis). Junto con otras estructuras, forman el citoesqueleto, que es como el "esqueleto" de la célula. También son parte de la estructura interna de los cilios y los flagelos, que son como pequeños "pelos" o "colas" que algunas células usan para moverse.
Los microtúbulos se organizan en los centros organizadores de microtúbulos (MTOC), como el centrosoma o los cuerpos basales de los cilios y flagelos. Estos centros pueden tener unas estructuras llamadas centríolos o no.
Además de su papel en el citoesqueleto, los microtúbulos participan en el movimiento de vesículas (con la ayuda de proteínas como la dineína o la cinesina), en la formación del huso mitótico durante la división celular para separar las cromátidas, y en el movimiento de cilios y flagelos.
Contenido
¿Cómo se forman los Microtúbulos?
Los microtúbulos están hechos de dos tipos de tubulina, alfa y beta, que se unen para formar dímeros. Estos dímeros son las unidades básicas. Los dímeros se unen en filas, formando 13 "protofilamentos" que luego se agrupan para crear un tubo hueco. Para que se formen, debe haber una cantidad mínima de dímeros, pero el proceso se acelera si ya hay "núcleos" o puntos de inicio.
Una característica importante de los microtúbulos es su polaridad, lo que significa que tienen dos extremos diferentes. La tubulina se añade a uno o ambos extremos del microtúbulo. Los dímeros se unen de forma ordenada, creando filas inclinadas de tubulina alfa y beta. Esto hace que un extremo del microtúbulo esté formado por tubulina alfa (llamado extremo -) y el otro por tubulina beta (llamado extremo +).
Microtúbulos en Bacterias
Los microtúbulos en las bacterias son más pequeños que los de las células eucariotas, pero tienen una estructura similar. En las bacterias, las proteínas parecidas a la tubulina, llamadas tubulina A bacteriana (BtubA) y tubulina B bacteriana (BtubB), también forman microtúbulos. Estos microtúbulos bacterianos tienen protofilamentos ordenados y se parecen a los eucariotas, pero están compuestos por solo cinco protofilamentos, a diferencia de los 13 de los eucariotas.
¿Cómo funcionan los Microtúbulos?
La formación de los microtúbulos comienza en el centro organizador de microtúbulos. Allí, un tipo de tubulina llamada gamma-tubulina ayuda a que se añadan nuevos dímeros, con la ayuda de otras proteínas. Se cree que un "complejo anular" de gamma-tubulina siempre se encuentra en el extremo - del microtúbulo, iniciando su crecimiento.
Crecimiento y Reducción de Microtúbulos
Cuando los microtúbulos se están formando, las unidades de tubulina están unidas a una molécula llamada guanosín trifosfato (GTP). El GTP es importante para la estructura de la alfa-tubulina, pero en la beta-tubulina, el GTP se convierte en GDP (guanosín difosfato). Esta conversión influye en cómo se añaden nuevos dímeros.
Si los dímeros se añaden rápidamente, el extremo (+) del microtúbulo tendrá un "casquete" de beta-tubulina unida a GTP, lo que favorece que el microtúbulo siga creciendo. Si la adición es lenta, lo que se expone es tubulina unida a GDP, lo que hace que el microtúbulo se reduzca. Así, la unión a GTP o GDP determina si el microtúbulo crece o se encoge.
. Este proceso de crecimiento o reducción depende de la cantidad de dímeros de tubulina alfa y beta que haya disponibles. Si hay muchos, el microtúbulo crece; si hay pocos, se encoge. El extremo (+) es más activo en el crecimiento debido a que necesita menos dímeros para crecer. El microtúbulo puede crecer por ambos extremos o solo por uno, dependiendo de la concentración de dímeros. La interacción del extremo (-) con el centro organizador de microtúbulos reduce mucho su actividad.
Esto lleva a un fenómeno llamado "inestabilidad dinámica", donde en una misma célula, algunos microtúbulos están creciendo y otros se están encogiendo.
Proteínas que Ayudan a los Microtúbulos (MAP)
Existen otras proteínas llamadas MAP (Proteínas Asociadas a Microtúbulos). Se cree que ayudan a que los dímeros se unan para formar microtúbulos.
Las MAP se dividen en dos grupos según su tamaño:
- MAP de bajo peso molecular (55-62 kDa): También llamadas proteínas τ (tau). Cubren el microtúbulo y pueden unirse a otros microtúbulos cercanos.
- MAP de alto peso molecular (200-1000 kDa): Hay cuatro tipos principales: MAP-1, MAP-2, MAP-3 y MAP-4.
* Las MAP-1 incluyen al menos tres proteínas diferentes (A, B y C). La C es importante para el transporte de vesículas y se llama "dineína citoplasmática". * Las MAP-2 se encuentran en las neuronas y se asocian con otros filamentos. * Las MAP-4 se encuentran en la mayoría de las células y ayudan a que los microtúbulos sean estables.
Proteínas Motoras
Hay proteínas especiales que usan la energía de la célula (del ATP) para moverse a lo largo de los microtúbulos y transportar cosas. Las más conocidas son la dineína y la kinesina.
- La dineína se mueve desde el extremo (+) hacia el extremo (-) del microtúbulo. Transporta vesículas y orgánulos, y necesita otras proteínas, como la dinactina, para interactuar con las membranas.
- La mayoría de las kinesinas se encargan del transporte hacia la parte más lejana de la célula, moviéndose desde el extremo (-) hacia el extremo (+) de los microtúbulos.
Microtúbulos y la Medicina
Existen muchas sustancias que pueden unirse a la tubulina y cambiar cómo funcionan los microtúbulos. Esto puede detener el ciclo celular de las células y llevar a su muerte programada, un proceso llamado apoptosis.
Estas sustancias se dividen en dos grupos:
- Inhibidores de la formación de microtúbulos: Como la colchicina y la vincristina, que impiden que la tubulina forme microtúbulos.
- Agentes estabilizadores de microtúbulos (MSAs): Como el paclitaxel (conocido como taxol) y el docetaxel, que se unen a la tubulina ya ensamblada, haciendo que los microtúbulos sean más estables y promoviendo su formación.
Estos medicamentos que afectan la formación de microtúbulos se han usado mucho en el tratamiento de enfermedades como el cáncer. Al detener la división celular, pueden actuar contra las células afectadas. Sin embargo, también pueden afectar a tejidos que se dividen rápidamente, como la médula ósea o la mucosa intestinal. El éxito de medicamentos como el paclitaxel ha impulsado la búsqueda de nuevas sustancias con el mismo mecanismo de acción.
Otras funciones importantes
Además de ser parte del citoesqueleto (junto con la actina y los filamentos intermedios), los microtúbulos están involucrados en muchos procesos biológicos.
En el Desarrollo de los Seres Vivos
El citoesqueleto de microtúbulos es fundamental en el desarrollo de los organismos. Por ejemplo, en el desarrollo de la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster, una red de microtúbulos bien organizada es necesaria para establecer cómo se formará el huevo. Esto ayuda a definir la parte delantera y trasera del futuro embrión. Esta importancia en la forma del cuerpo también se observa en los mamíferos.
Otro campo donde los microtúbulos son esenciales es en la formación del sistema nervioso en los vertebrados. En ellos, la forma en que la tubulina y las proteínas asociadas (MAPs) se organizan es controlada con mucha precisión para desarrollar el cerebro.
Regulación de la Actividad de los Genes
El citoesqueleto de la célula es dinámico y afecta muchos aspectos de la célula. Además de darle forma y ayudar al transporte, puede influir en la expresión génica, es decir, qué genes se "encienden" o "apagan". Aunque no se conocen todos los detalles, se ha visto que la desorganización de los microtúbulos por ciertos medicamentos puede influir en la expresión de factores de transcripción y, por lo tanto, en la actividad de los genes. Esta comunicación entre el citoesqueleto y la respuesta celular también está relacionada con la producción de factores de crecimiento.
En el tratamiento del cáncer, esto es muy importante. El medicamento paclitaxel actúa sobre los microtúbulos del citoesqueleto. La interacción de este medicamento con los microtúbulos provoca fallos en las células afectadas, lo que lleva a su muerte programada.
Ver también
- Ciclo celular
- Actina
- Filamento intermedio
Véase también
En inglés: Microtubule Facts for Kids
