Bài 4 2 myosin, vi ống, sợi trung gian

Chương IV

Khung và sự vận động của tế bào


Các thành phần của cytoskeleton 

*Có một số trao đổi thông tin giữa 3 thành phần nhưng 
chúng chủ yếu là độc lập với nhau.


MICROTUBULES

VI ỐNG



VI ỐNG: MICROTUBULES
Chức năng

– Hỗ trợ cấu trúc và sự di chuyển của tế bào
• Di chuyển NST trong quá trình phân bào
– Centrioles (Trung tử)

• Khung cho các protein vận động vận chuyển các cơ quan
tử đến vị trí của chúng
– Các protein vận động: Kinesin và Dynein

• Tính vận động (motility)
– Cilia (mao)
– Flagella (roi)

2005­2006


Thành phần cấu trúc của MTs

•Nhị phân tử  ­tubulin  là đơn 
vị cấu trúc cơ bản của MT.Tìm 
thấy ở tất cả eukaryote


•Nhị phân tử này không tách rời 
nhau một khi chúng được hình 
thành  
•Hai dị phân tử rất ổn định, tất cả 
các tubulin được depolymer hóa 
để ở dạng nhị phân tử, dạng đơn 
phân tử không được phát hiện.
•Trình tự có tính bảo tồn cao 
trong tiến hóa
•Cả hai phân tử alpha và beta 
tubulin đều bám với GTP hoặc 
GDP
•Beta­tubulin thủy phân GTP 
thành GDP trong ống nhưng 
không phải khi ở dạng nhị phân 
tử trong dung dịch
•Alpha­tubulin luôn ở dạng GTP

•Có 13 “protofilament” trong 

một vi ống


Sự sắp xếp các sợi tiền thân: “protofilament”


Động học của MTs
•Sự polymer hóa của dị phân tử 
tubulin được mô tả bởi nồng độ 
tới hạn Cc giống với sự polymer 
hóa actin thành vi sợi
•Cc khác nhau ở hai đầu
•Trong tế bào, đầu – thường được 
bọc mũ, tức sự kéo dài và làm 
ngắn lại chủ yếu xảy ra ở đầu +
•GTP trong beta –tubulin được 
thủy phân hóa thành GDP khi 
protein có mặt trong MT ) Alpha 
tubulin luôn ở dạng GTP
•Nếu các tiểu đơn vị tubulin được 
gắn vào đủ nhanh, một beta­
tubulin/ mũ GTP luôn có mặt ở 
đầu đang tăng trưởng
GDP form

GTP form

*Nếu nồng độ tubulin ở giữa Cc của hai đầu và nếu cả hai 
đầu ở trạng thái tự do, hiện tượng xoay vòng sẽ xuất hiện


Sự phụ thuộc nhiệt độ của MT


Thực nghiệm quan sát sự sinh trưởng của MT có tính phân cực
* Chuẩn bị các đoạn của lông roi
•Bổ sung dung dịch các nhị phân tử tubulin
• Thêm (và mất) xảy ra chủ yếu ở đầu +


Tính không ổn định của sự tổng hợp MT


Tính không ổn định về động 
học của MT
•Các đầu cuối trông tương đối 
nhẵn
• Đầu co ngắn lại trông lộn 
xộn như thể các sợi 
protofilament uốn cong lại
• Photo là MT chuẩn bị bởi 
cryoEM (độ phân giải thấp, 
không nhuộm hay cố định 
mẫu)


Tính không ổn định về động học sợi MT

•Dạng GTP – tubulin bọc mũ ở đầu 
+
•Trường hợp trên xảy ra khi đầu + 
phát triển quá nhanh
•Nếu sự tăng trưởng diễn ra chậm 
(ví dụ nông độ các dị phân tử tự do 
ở dạng GTP thấp), sự thủy phân 
GTP sẽ tăng cường ở đầu cuối
•Việc này dẫn đến sự mất đi của mũ 
GTP và sự depolymer hóa nhanh 
chóng ở đầu +
•Năng luwongj từ sự thủy phân 
GTP thành GDP được dự trữ trong 
ống. Nếu mũ GTP bị mấy đi ở đầu 
+, năng lượng dự trữ này gây ra sự 
de polymer hóa nhanh chóng bằng 
cách uốn cong lại các phân tử 
tubulin


Trong tế bào, MT được phát triển từ 
MTOC

*MTOC có các tên khác nhau ở các tế bào khác nhau hoặc các tế bào ở 
các giai đoạn khác nhau.
•Đầu ­ của MTs được gắn với MTOC
• Trừ một vài ngoại lệ, đầu âm luôn gần với màng sinh chất


Trung thể (centrioles) và MTOC Thể trung tâm 

(centrosome), là 
một tập hợp các 
protein khác 
nhau hay còn gọi 
là  microtubule 
organizing 
center (MTOC) 

Tất cả các tế bào eukaryote đều có một MTOC. Ở tế bào động vật được gọi là các 
thể trung tâm (trung thể).
Ở tế bào động vật, thể trung tâm bao gồm 2 trung thể
Không phải tất các các tế bào nhân thật đều có trung thể. Chức năqng của trung 
thể là chưa rõ
MT tỏa ra từ vùng khuyếch tán hạt xung quanh trung thể, ví dụ đầu cuối âm được 
gắn ở vùng này


Phức hợp gamma tubulin vòng 
(gammar­TURC) hoạt  hóa sự lắp 
ráp vi ống
•Gamma­tubulin là một họ hàng 
của alpha và beta. Protein được 
sản sinh với một lượng nhỏ
•Gamma­tubulin hình thành một 
phức hợp với các protein khác ơt 
MTOC và hoạt hỏatugn tâm phát 
triển MT
• Thực nghiệm chứng minh có thể 
được tiến hành với huỳnh quang 
miễn dịch sử dụng kháng thể cho 

gamma­tubulin (red dot in a)


Sự phát triển của MTs từ MTOC

Thí nghiệm:
•Xử lý tế bào với hóa chất (colchicine) có tác dụng depolymer hóa MTs
•Rửa sạch hóa chất và quan sát sự tái phát triển từ MTOC sử dụng  huỳnh quang 
miễn dịch



Sự điều hòa về cấu trúc và động học của Vi ống
Nhiều protein bám vào MTs, tham gia điều hòa chức năng và 
tổ chức ủa MTs
•Phân tách các protein liên kết với MT (MAPs ) dựa trên khả 
năng cùng làm sách với Mt được chuẩn bị bởi các chu trình 
polymer và depolymer hóa. 
•Nhiều MAPs có tính đặc hiệu mô
•Một số MAPs ổn định MT
•Một số MAPs liên kết ngang với MT
•Chức năng cảu MAPs trong việc ổn định và liên kết nối có 
thể được điều khiển bởi sự phosphoryl hóa bởi protein kinases 
đặc hiệu


Không gian trong MT phụ thuộc vào MAPs
•Thí nghiệm: biểu hiện 
quá (overexpress) MAP2 
hoặc Tau trong tế bào 

côn trùng bằng cách lây 
nhiễm với DNA tương 
ứng
• Dùng TEM lớp mỏng 
để quan sát MT trong 
các quá trình tế bào (sự 
phát triển từ trong tế 
bào)
•Trong các tế bào này, 
các protein liên kết MT 
quyết định khoảng cách 
không gian giữ các mặt 
của MT


Các protein làm giảm tính bền vững ở các đầu cuối của vi ống


Các hợp chất ảnh hưởng đến MT