Tubulin adalah — ciri dan jenis

Dalam biologi molekuler, tubulin adalah merujuk pada superfamili protein tubulin dari protein globular, atau ke salah satu protein anggota superfamili itu.

Α dan β tubulin berpolimerisasi menjadi mikrotubulus, komponen utama sitoskeleton eukariotik. Mikrotubulus bekerja dalam banyak proses seluler esensial, termasuk mitosis.

Obat pengikat tubulin mematikan sel kanker dengan menghambat dinamika mikrotubulus, yang diperlukan untuk pemisahan DNA dan karenanya pembelahan sel.

Dalam eukariota ada enam anggota superfamili tubulin, meskipun tidak semua hadir dalam semua spesies. Baik tubulus α dan β memiliki massa sekitar 50 kDa dan karenanya dalam kisaran yang sama dibandingkan dengan aktin pada 42 kDa.

Sebaliknya, polimer tubulin (mikrotubulus) cenderung jauh lebih besar daripada filamen aktin karena sifatnya yang berbentuk silinder.

Tubulin sudah lama dianggap spesifik untuk eukariota. Namun, beberapa protein prokariotik telah terbukti berhubungan dengan tubulin.

Ciri-ciri Tubulin

Tubulin ditandai oleh keluarga Tubulin / FtsZ yang dilestarikan secara evolusi, domain dari protein GTPase.

Domain protein GTPase ini ditemukan di semua rantai tubulin eukariotik, serta protein Tubz bakteri, protein CETZ archeal, dan FtsZ, keluarga protein yang tersebar luas dalam bakteri.

Mikrotubulus

Tubulin α dan β berpolimerisasi dalam mikrotubulus dinamis. Dalam eukariota, mikrotubulus adalah salah satu komponen utama sitoskeleton dan bekerja dalam banyak proses, termasuk dukungan struktural, transportasi intraseluler, dan segregasi DNA.

Mikrotubulus dirakit dari dimer α dan β tubulin. Subunit-subunit ini sedikit bersifat asam dengan titik isoelektrik antara 5,2 dan 5,8. Masing-masing memiliki berat molekul sekitar 50 kDa.

Untuk membentuk mikrotubulus, dimer dari tubulus α dan β berikatan dengan GTP dan berkumpul di (+) ujung mikrotubulus dalam keadaan terikat-GTP.

Subunit β-tubulin terpapar di ujung positif mikrotubulus sementara subunit α-tubulin terpapar di ujung negatif.

Setelah dimer dimasukkan ke dalam mikrotubulus, molekul GTP yang terikat pada subunit β-tubulin akhirnya dihidrolisis menjadi PDB dengan kontak interdimer di sepanjang protofilamen mikrotubulus.

Apakah anggota β-tubulin dimer tubulin berikatan dengan GTP atau GDP mempengaruhi stabilitas dimer dalam mikrotubulus. Dimer terikat GTP cenderung berkumpul menjadi mikrotubulus, sedangkan dimer terikat PDB cenderung hancur; Oleh karena itu, siklus GTP ini sangat penting untuk ketidakstabilan mikrotubulus dinamis.

Mikrotubulus bakteri

Homolog α dan β tubulin telah diidentifikasi dalam genus bakteri Prosthecobacter. BtubA dan BtubB ditunjuk untuk mengidentifikasi mereka sebagai tubulin bakteri.

Keduanya menunjukkan homologi dengan α dan β-tubulin. Walaupun secara struktural mereka sangat mirip dengan tubulin eukariotik, mereka memiliki beberapa karakteristik unik, termasuk melipat tanpa pendamping dan dimerisasi yang lemah.

Cryomicroscopy elektron menunjukkan bahwa BtubA / B membentuk mikrotubulus “in vivo”, dan menyarankan bahwa mikrotubulus ini hanya terdiri dari lima protofilamen, berbeda dengan mikrotubulus eukariotik, yang umumnya mengandung 13.

Jenis Tubulin

Eukariotik

Superfamili tubulin mengandung enam famili tubulin (alpha-, beta-, gamma-, delta-, epsilon, dan zeta-tubulin).

α-tubulin

Subtipe α-tubulin manusia meliputi:

  • TUBA1A.
  • TUBA1B.
  • TUBA1C.
  • TUBA3C.
  • TUBA3D.
  • TUBA3E.
  • TUBA4A.
  • TUBA8.

β-tubulin

Semua obat yang dikenal mengikat tubulin manusia mengikat β-tubulin. Ini termasuk Paklitaksel, Kolkisina, dan alkaloid vinca, yang masing-masing memiliki situs pengikatan berbeda pada β-tubulin.

Kelas III β-tubulin adalah elemen mikrotubulus yang diekspresikan secara eksklusif dalam neuron, dan merupakan pengidentifikasi populer spesifik untuk neuron dalam jaringan saraf.

Katanin adalah kompleks protein yang memotong mikrotubulus dalam subunit β-tubulin, dan diperlukan untuk transportasi mikrotubulus yang cepat dalam neuron dan tanaman yang lebih tinggi.

Subtipe β-tubulin manusia meliputi:

  • TUBB.
  • TUBB1.
  • TUBB2A.
  • TUBB2B.
  • TUBB2C.
  • TUBB3.
  • TUBB4.
  • TUBB4Q.
  • TUBB6.

γ-Tubulin

Tub-Tubulin, anggota lain dari keluarga tubulin, penting dalam nukleasi dan orientasi kutub mikrotubulus. Ini ditemukan terutama dalam centrosom dan badan spindle-tiang, karena ini adalah area nukleasi mikrotubulus yang paling melimpah.

Subtipe γ-tubulin manusia meliputi:

  • TUBG1.
  • TUBG2.

Anggota kompleks cincin tub-tubulin:

  • TUBGCP2.
  • TUBGCP3.
  • TUBGCP4.
  • TUBGCP5.
  • TUBGCP6.

δ dan ε-Tubulin

Delta Tubulin (δ) dan epsilon (ε) telah ditemukan melokalisasi dalam sentriol dan dapat memainkan peran dalam struktur dan fungsi sentriol, meskipun tidak ada yang dipelajari sebaik bentuk α dan β.

Gen δ- dan ε-tubulin manusia meliputi:
δ-tubulin

  • TUBD1.

ε-tubulin

  • TUBE1.

ζ-Tubulin

Zeta-tubulin hadir pada banyak eukariota, tetapi kurang pada yang lain, termasuk mamalia plasenta. Telah terbukti terkait dengan struktur kaki basal dari sentriol dalam sel epitel multisili.

Prokariotik

BtubA / B

BtubA / B ditemukan pada beberapa spesies bakteri dalam genus Prosthecobacter Verrucomicrobial. Hubungan evolusi mereka dengan tubulin eukariotik tidak jelas, meskipun mereka mungkin telah turun dari garis keturunan eukariotik melalui transfer gen lateral.

FTSZ

Hampir semua sel bakteri dan archaean menggunakan FtsZ untuk membelah. Itu adalah protein sitoskeletal prokariotik pertama yang diidentifikasi.

TubZ

TubZ diidentifikasi dalam Bacillus thuringiensis sebagai penting untuk pemeliharaan plasmid.

CETZ

CetZ ditemukan dalam lapisan euryarchaeal Methanomicrobia dan Halobacteria, di mana ia bekerja dalam membedakan bentuk sel.

Farmakologi

Tubulin adalah target obat antikanker seperti vinca vinblastine dan alkaloid Vinkristin, dan Paklitaksel. Agen anti-asam urat Kolkisina berikatan dengan tubulin dan menghambat pembentukan mikrotubulus, menghentikan motilitas neutrofil dan mengurangi peradangan.

Obat antijamur griseofulvin menargetkan pembentukan mikrotubulus dan memiliki aplikasi dalam pengobatan kanker.