Verschil tussen microtubules en microfilamenten
Share
Belangrijkste verschil - Microtubules versus microfilamenten
Microtubuli en microfilamenten zijn twee componenten van het cytoskelet van een cel. Het cytoskelet wordt gevormd door microtubuli, microfilamenten en intermediaire filamenten. Microtubules worden gevormd door de polymerisatie van tubuline-eiwitten. Ze bieden mechanische ondersteuning aan de cel en dragen bij aan het intracellulaire transport. Microfilamenten worden gevormd door de polymerisatie van actine-eiwitmonomeren. Ze dragen bij aan de celbeweging op een oppervlak. De grootste verschil tussen microtubules en microfilamenten is dat microtubules zijn lange holle cilinders, opgebouwd uit tubuline-eiwiteenheden, terwijl microfilamenten dubbelstrengige helixvormige polymeren zijn, samengesteld uit actine-eiwitten.
1. Wat zijn Microtubules
- Structuur, functie, kenmerken
2. Wat zijn Microfilamenten
- Structuur, functie, kenmerken
3. Wat is het verschil tussen Microtubules en Microfilamenten
Wat zijn Microtubules
Microtubules zijn polymeren van tubuline-eiwit die overal in het cytoplasma worden aangetroffen. Microtubules zijn een van de componenten van het cytoplasma. Ze worden gevormd door de polymerisatie van het dimeer alfa en bèta-tubuline. Het polymeer van tubuline kan tot 50 micrometer groeien in een zeer dynamische aard. De buitendiameter van de buis is ongeveer 24 nm en de binnendiameter is ongeveer 12 nm. Microtubuli kunnen worden gevonden in eukaryoten en bacteriën.
Structuur van microtubules
Eukaryote microtubuli zijn lange en holle cilindrische structuren. De binnenruimte van de cilinder wordt het lumen genoemd. Het monomeer van het tubuline-polymeer is a / p-tubuline-dimeer. Dit dimeer associeert met hun uiteinde tot uiteinde om een lineair protofilament te vormen dat dan lateraal wordt geassocieerd om een enkele microtubule te vormen. Meestal zijn ongeveer dertien protofilamenten in een enkele microtubule geassocieerd. Het aminozuurniveau is dus 50% in elke a- en B-tubuline in het polymeer. Het molecuulgewicht van het polymeer is ongeveer 50 kDa. Het microtubule polymeer heeft een polariteit tussen twee uiteinden, het ene uiteinde bevat een a-subunit en het andere uiteinde bevat een β-subunit. De twee uiteinden worden dus aangeduid als respectievelijk (-) en (+) uiteinden.
Figuur 1: Structuur van een Microtubule
Intracellulaire organisatie van microtubuli
De organisatie van microtubuli in een cel varieert afhankelijk van het celtype. In epitheelcellen zijn (-) uiteinden georganiseerd langs de apicale-basale as. Deze organisatie vergemakkelijkt het transport van organellen, blaasjes en eiwitten langs de apicale-basale as van de cel. In mesenchymale celsoorten zoals fibroblasten, verankeren microtubules zich aan het centrosoom en stralen hun (+) uiteinde uit naar de periferie van de cel. Deze organisatie ondersteunt de fibroblastbewegingen. Microtubules organiseren samen met de assistent van motoreiwitten Golgi-apparatuur en het endoplasmatisch reticulum. Een fibroblastcel met daarin de microtubuli wordt getoond in Figuur 2.
Figuur 2: Microtubules in een fibroblastcel
Microtubules zijn fluorescent gelabeld in groene kleur en actine in rode kleur.
Functie van microtubules
Microtubules dragen bij aan de vorming van het cytoskelet, het structurele netwerk van de cel. Het cytoskelet biedt de mechanische ondersteuning, transport, beweeglijkheid, chromosomale segregatie en de organisatie van het cytoplasma. Microtubuli zijn in staat om krachten te genereren door samentrekking, en ze maken mobiel transport mogelijk samen met motorproteïnen. Microtubuli en de actine-filamenten zorgen voor een innerlijk raamwerk voor het cytoskelet en stellen het in staat om zijn vorm tijdens het verplaatsen te veranderen. Componenten van het eukaryote cytoskelet worden getoond in figuur 3. Microtubules zijn gekleurd met groene kleur. Actinefilamenten zijn gekleurd in rode kleur en kernen zijn gekleurd in blauwe kleur.
Figuur 3: Cytoskelet
Microtubuli die betrokken zijn bij de chromosomale segregatie tijdens mitose en meiose, vormen de spil inrichting. Ze zijn genucleëerd in de centromeer, de microtubulus organiserende centra (MTOC's), om de spilinrichting te vormen. Ze zijn ook georganiseerd in de basale lichamen van cilia en flagella-achtige interne structuren.
Microtubules maken genregulatie mogelijk door de specifieke expressie van transcriptiefactoren, die de differentiële expressie van genen behouden, met behulp van de dynamische aard van microtubules.
Geassocieerde eiwitten met microtubules
Verschillende dynamica van microtubuli zoals de polymerisatiegraden, depolymerisatie en catastrofe worden gereguleerd door microtubule-geassocieerde eiwitten (MAP's). Tau-eiwitten, MAP-1, MAP-2, MAP-3, MAP-4, katanine en friemelen worden als MAP's beschouwd. Plus-end tracking-eiwitten (+ TIP's) zoals CLIP170 zijn een andere klasse MAP's. Microtubules zijn de substraten voor de motorproteïnen, die de laatste klasse MAPs zijn. Dyneïne, dat zich verplaatst naar het (-) uiteinde van de microtubule en kinesine, dat zich naar het (+) uiteinde van de microtubule verplaatst, zijn de twee soorten motoreiwitten die in cellen worden gevonden. Motoreiwitten spelen een belangrijke rol bij de celdeling en de handel in blaasjes. Motoreiwitten hydrolyseren ATP om mechanische energie voor het transport te genereren.
Wat zijn Microfilamenten
De filamenten die zijn opgebouwd uit actine filamenten zijn bekend als microfilamenten. Microfilamenten zijn een component van het cytoskelet. Ze worden gevormd door de polymerisatie van actine-eiwitmonomeren. Een microfilament heeft een diameter van ongeveer 7 nm en is samengesteld uit twee strengen met een spiraalvormige aard.
Structuur van microfilamenten
De dunste vezels in het cytoskelet zijn microfilamenten. Het monomeer, dat het microfilament vormt, wordt globulaire actinesubeenheid genoemd (G-actine). Eén filament van de dubbele helix wordt filamenteuze actine (F-actine) genoemd. De polariteit van de microfilamenten wordt bepaald door het bindingspatroon van myosine Sl-fragmenten in de actine filamenten. Daarom wordt het puntige uiteinde het uiteinde (-) genoemd en wordt het einde met de weerhelft het einde (+) genoemd. De structuur van het microfilament wordt getoond in figuur 3.
Figuur 3: een microfilament
Organisatie van microfilamenten
Drie van de G-actine monomeren zijn zelf-geassocieerd om een trimeer te vormen. Actine, dat ATP-gebonden is, bindt zich aan het uiteinde met de prikkeldraad en hydrolyseert de ATP. De bindingscapaciteit van het actine met de naburige subeenheden wordt verminderd door autokatalyse gebeurtenissen totdat het eerste ATP wordt gehydrolyseerd. Actin polymerisatie wordt gekatalyseerd door actoclaminen, een klasse van moleculaire motoren. Actin microfilamenten in cardiomyocyten worden getoond, gekleurd met groene kleur in figuur 4. De blauwe kleur toont de kern.
Figuur 4: Microfilamenten in cardiomyocyten
Functie van microfilamenten
Microfilamenten zijn betrokken bij cytokinese en cel beweeglijkheid zoals een amoeboïde beweging. Over het algemeen spelen ze een rol bij de celvorm, contractiliteit van cellen, mechanische stabiliteit, exocytose en endocytose. Microfilamenten zijn sterk en relatief flexibel. Ze zijn bestand tegen breuken door trekkrachten en knikken door multi-piconewton drukkrachten. De beweeglijkheid van de cel wordt bereikt door de verlenging van het ene uiteinde en samentrekking van het andere uiteinde. Microfilamenten werken ook als de door actomyosine aangedreven contractiele moleculaire motoren, samen met de myosine II-eiwitten.
Associated Proteins with Microfilaments
De vorming van de actine-filamenten wordt gereguleerd door de geassocieerde eiwitten met microtubuli zoals,
- Actine monomeer-bindende eiwitten (thymosine beta-4 en profiline)
- Filament cross-linkers (fascin, fimbrin en alpha-actinin)
- Filament-nucleator of actinegerelateerd eiwit 2/3 (Arp2 / 3) complex
- Filament-scheidende eiwitten (gelsolin)
- Filament-end tracking-eiwit (formins, N-WASP en VASP)
- Filamentkappen met weerhaken-einde zoals CapG.
- Actine depolymeriserende eiwitten (ADF / cofiline)
Verschil tussen microtubules en microfilamenten
Structuur
microtubules: Microtubule is een spiraalvormig rooster.
microfilamenten: Microfilament is een dubbele helix.
Diameter
microtubules: Microtubule heeft een diameter van 7 nm.
microfilamenten: Microfilament heeft een diameter van 20-25 nm.
Samenstelling
microtubules: Microtubules zijn samengesteld uit alfa- en bèta-subeenheden van eiwit-tubuline.
microfilamenten: Microfilamenten bestaan voornamelijk uit contractiel eiwit dat actine wordt genoemd.
Sterkte
microtubules: Microtubuli zijn stijf en weerstaan buigkrachten.
microfilamenten: Microfilamenten zijn flexibel en relatief sterk. Ze weerstaan knikken als gevolg van drukkrachten en filamentbreuk door trekkrachten.
Functie
microtubules: Microtubuli helpen celfuncties zoals mitose en verschillende functies voor celtransport.
microfilamenten: Microfilamenten helpen cellen om te bewegen.
Associated Proteins
microtubules: MAP's, + TIP's en motor-eiwitten zijn de geassocieerde eiwitten die de dynamiek van microtubuli reguleren.
microfilamenten: Actine monomeer-bindende eiwitten, filament cross-linkers, actin-related protein 2/3 (Arp2 / 3) complex en filament-scheidende eiwitten zijn betrokken bij de regulatie van de dynamica van microfilamenten.
Conclusie
Microtubuli en microfilamenten zijn twee componenten in het cytoskelet. Het belangrijkste verschil tussen microtubuli en microfilamenten zit in hun structuur en functie. Microtubuli hebben een lange, holle cilindrische structuur. Ze worden gevormd door de polymerisatie van tubuline-eiwitten. De belangrijkste rol van microtubuli is het verschaffen van mechanische ondersteuning aan de cel, gepaard gaan met chromosomale segregatie en het transport van componenten binnen de cel handhaven. Aan de andere kant, microfilamenten zijn spiraalvormige structuren, sterker en flexibeler vergeleken met microtubuli. Ze zijn betrokken bij de beweging van de cel op een oppervlak. Zowel microtubules als microfilamenten zijn dynamische structuren. Hun dynamische aard wordt gereguleerd door geassocieerde eiwitten met de polymeren.
Referentie:
1. "Microtubule." Wikipedia. Wikimedia Foundation, 14 maart 2017. Web. 14 maart 2017.
2. "Microfilament." Wikipedia. Wikimedia Foundation, 08 maart 2017. Web. 14 maart 2017.
Afbeelding met dank aan:
1. "Microtubule-structuur" door Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com) - Eigen werk (weergegeven met Maxon Cinema 4D) (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Fluorescerende afbeelding fibroblast" door James J. Faust en David G. Capco - NIGMS Open source afbeelding en videogalerij (Public Domain) via Commons Wikimedia
3. "Fluorescerende cellen" door (Public Domain) via Commons Wikimedia
4. "Afbeelding 04 05 02" door CNX OpenStax - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
5. "Bestand: F-actine filamenten in hartspiercellen" Door Ps1415 - Eigen werk (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
