26.2 : Instabilidade do Microtúbulo

Os microtúbulos são filamentos cilíndricos ocos com um diâmetro de aproximadamente 25 nm e um comprimento que varia de 200 nm a 25 μm. As subunidades de tubulina ligadas ao GTP formam αβ-heterodímeros para a montagem de microtúbulos. Esses blocos de construção do núcleo interagem longitudinalmente, polimerizando-se em protofilamentos. Os protofilamentos então interagem uns com os outros por meio de forças de ligação laterais para formar microtúbulos cilíndricos estáveis. Esses filamentos cilíndricos são dinâmicos, pois passam por repetidas montagens e desmontagens. Essa instabilidade dinâmica característica pode ser encontrada tanto in vivo quanto in vitro.

Instabilidade dinâmica

Os microtúbulos individuais podem se alongar e encolher simultaneamente nas extremidades opostas em um determinado momento. Se um microtúbulo está crescendo ou encolhendo é determinado por suas taxas de catástrofe e resgate. Catástrofe é quando um microtúbulo em crescimento começa a encurtar rapidamente. O resgate é a mudança de um microtúbulo encolhendo para se alongar rapidamente. A taxa de hidrólise de GTP ligado à β-tubulina é um fator primário que determina a instabilidade dinâmica.

Na célula, tanto as subunidades de tubulina livre quanto suas formas αβ-heterodiméricas estão presentes no pool citoplasmático. A polimerização das subunidades de tubulina começa quando as subunidades αβ-heterodiméricas ligadas ao GTP estão acima de uma concentração limite, chamada de concentração crítica para a polimerização dos microtúbulos. β-tubulina existe em duas formas. A β-tubulina ligada ao GTP ou forma T é responsável pelo alongamento e estrutura linear estável dos microtúbulos. Em contraste, a β-tubulina ligada ao GDP ou a forma D favorecem a desmontagem dos microtúbulos. As β-tubulinas ligadas ao GTP na extremidade crescente atuam como uma tampa, evitando a curvatura do protofilamento e promovendo o alongamento. Após a hidrólise do GTP, a conformação da β-tubulina é ligeiramente alterada, resultando na curvatura do protofilamento. Essa curvatura facilita a ligação de proteínas desestabilizadoras como estatimina e cinesina-13 para remover os heterodímeros de αβ-tubulina.

Fatores que regulam a instabilidade

As proteínas associadas aos microtúbulos ou MAPs são reguladores críticos da instabilidade dinâmica dos microtúbulos. Os MAPs são amplamente classificados como estabilizadores e desestabilizadores com base em sua função na dinâmica dos microtúbulos. Os MAPs estabilizadores se ligam aos microtúbulos para reduzir o evento de catástrofe e promover o alongamento. Por outro lado, os desestabilizadores se ligam para promover a catástrofe. Os MAPs estabilizadores são dominantes durante a interfase e nos microtúbulos axonais e dendríticos dos neurônios, promovendo montagens estáveis. Durante a mitose, os MAPs desestabilizadores são mais comuns. Esses MAPs são responsáveis pela segregação cromossômica e pela desmontagem da malha do citoesqueleto para a divisão celular.