微小管とマイクロフィラメントの違い|生き物

主な違い - 微小管とマイクロフィラメント

微小管とマイクロフィラメントは、細胞の細胞骨格の 2 つの構成要素です。細胞骨格は、微小管、マイクロフィラメント、および中間フィラメントによって形成されます。微小管は、チューブリンタンパク質の重合によって形成されます。それらは細胞に機械的なサポートを提供し、細胞内輸送に貢献します。マイクロフィラメントは、アクチンタンパク質モノマーの重合によって形成されます。それらは、表面上の細胞の動きに貢献します。 主な違い 微小管とマイクロフィラメントの間にあるのは、微小管はチューブリンタンパク質単位で構成される長い中空のシリンダーであるのに対し、マイクロフィラメントはアクチンタンパク質で構成される二本鎖らせんポリマーです。 .

1.微小管とは
– 構造、機能、特性
2.マイクロフィラメントとは
– 構造、機能、特性
3.微小管とマイクロフィラメントの違いは何ですか

微小管とは

微小管は、細胞質のいたるところに見られるチューブリンタンパク質のポリマーです。微小管は、細胞質の構成要素の 1 つです。それらは二量体アルファおよびベータチューブリンの重合によって形成されます。チューブリンのポリマーは、非常に動的な性質で最大 50 マイクロメートルまで成長できます。チューブの外径は約 24 nm、内径は約 12 nm です。微小管は真核生物や細菌に見られます。

微小管の構造

真核生物の微小管は、長くて中空の円筒構造です。シリンダーの内部空間はルーメンと呼ばれます。チューブリンポリマーのモノマーは、α/β-チューブリンダイマーです。この二量体は、端から端まで結合して線状のプロトフィラメントを形成し、それが横方向に結合して単一の微小管を形成します。通常、約 13 のプロトフィラメントが 1 つの微小管に関連付けられています。したがって、アミノ酸レベルは、ポリマー内の各 α チューブリンと β チューブリンで 50% です。ポリマーの分子量は約 50 kDa です。微小管ポリマーは 2 つの端の間に極性を持ち、一方の端には α サブユニットが含まれ、もう一方の端には β サブユニットが含まれます。したがって、2 つの端はそれぞれ (-) 端と (+) 端として指定されます。

図 1:微小管の構造

微小管の細胞内組織化

細胞内の微小管の構成は、細胞の種類によって異なります。上皮細胞では、（ - ）端は頂基底軸に沿って編成されています。この組織は、細胞の頂底軸に沿ったオルガネラ、小胞、およびタンパク質の輸送を促進します。線維芽細胞のような間葉系細胞タイプでは、微小管は中心体に固定され、その (+) 端を細胞周辺に放射します。この組織は線維芽細胞の動きをサポートしています。微小管は、モータータンパク質のアシスタントと共に、ゴルジ体と小胞体を構成しています。微小管を含む線維芽細胞を 図 2 に示します .

図 2:線維芽細胞の微小管
微小管は緑色で蛍光標識され、赤色はアクチンで標識されています。

微小管の機能

微小管は、細胞の構造ネットワークである細胞骨格の形成に寄与します。 細胞骨格 機械的サポート、輸送、運動性、染色体分離、および細胞質の組織化を提供します。微小管は収縮によって力を発生させることができ、モータータンパク質とともに細胞輸送を可能にします。微小管とアクチンフィラメントは、細胞骨格に内部フレームワークを提供し、移動中に形状を変化させることができます。真核生物の細胞骨格の構成要素は 図 3 に示されています .微小管は緑色に染色されています。アクチンフィラメントは赤色に、核は青色に染色されます。

図 3:細胞骨格

有糸分裂と減数分裂の間の染色体分離に関与する微小管は、紡錘体を形成します装置 .それらは、紡錘体装置を形成するために、微小管組織化センター (MTOC) であるセントロメアで核形成されます。それらはまた、内部構造のように繊毛と鞭毛の基底体にも編成されています。

微小管は、微小管の動的な性質の助けを借りて、遺伝子の異なる発現を維持する転写因子の特異的発現を通じて遺伝子調節を可能にします.

微小管関連タンパク質

重合、脱重合、大惨事の速度など、微小管のさまざまなダイナミクスは、微小管関連タンパク質 (MAP) によって制御されています。タウタンパク質、MAP-1、MAP-2、MAP-3、MAP-4、カタニン、そわそわは MAP と見なされます。 CLIP170 のようなプラスエンド追跡タンパク質 (+TIP) は、MAP の別のクラスです。微小管は、MAP の最後のクラスであるモータータンパク質の基質です。微小管の (-) 端に向かって移動するダイニンと、微小管の (+) 端に向かって移動するキネシンは、細胞に見られる 2 種類のモータータンパク質です。モータータンパク質は、細胞分裂と小胞輸送において主要な役割を果たします。モータータンパク質は、輸送のための機械的エネルギーを生成するために ATP を加水分解します。

マイクロフィラメントとは

アクチンフィラメントで構成されるフィラメントは、マイクロフィラメントとして知られています。マイクロフィラメントは、細胞骨格の構成要素です。それらは、アクチンタンパク質モノマーの重合によって形成されます。マイクロフィラメントは直径約 7 nm で、らせん状の 2 本のストランドで構成されています。

マイクロフィラメントの構造

細胞骨格の中で最も細い繊維はマイクロフィラメントです。マイクロフィラメントを形成する単量体は、球状アクチンサブユニット (G-アクチン) と呼ばれます。二重らせんの 1 つのフィラメントは、フィラメント状アクチン (F-アクチン) と呼ばれます。マイクロフィラメントの極性は、アクチンフィラメントのミオシン S1 フラグメントの結合パターンによって決まります。そのため、とがった方を（－）側、とげのある方を（＋）側と呼びます。マイクロフィラメントの構造を 図 3 に示します .

図 3:マイクロフィラメント

マイクロフィラメントの組織

G-アクチン単量体のうち 3 つが自己会合して三量体を形成します。 ATP 結合のアクチンは、バーブエンドに結合し、ATP を加水分解します。隣接するサブユニットとのアクチンの結合能力は、以前の ATP が加水分解されるまで、自己触媒イベントによって減少します。アクチン重合は、分子モーターのクラスであるアクトクランピンによって触媒されます。 図 4 では、緑色に染色された心筋細胞のアクチンマイクロフィラメントが示されています。 .青色は核を示しています。

図 4:心筋細胞のマイクロフィラメント

マイクロフィラメントの機能

マイクロフィラメントはサイトキネシスに関与していますとセル 運動性 アメーバのような動き。一般に、それらは細胞の形状、細胞の収縮性、機械的安定性、エキソサイトーシス、およびエンドサイトーシスにおいて役割を果たします。マイクロフィラメントは強く、比較的柔軟です。それらは、引張力による破損や、数ピコニュートンの圧縮力による座屈に対して耐性があります。細胞の運動性は、一方の端が伸び、もう一方の端が収縮することによって達成されます。マイクロフィラメントは、ミオシン II タンパク質とともに、アクトミオシン駆動の収縮分子モーターとしても機能します。

マイクロフィラメントに結合したタンパク質

アクチンフィラメントの形成は、

アクチン単量体結合タンパク質（サイモシンベータ 4 およびプロフィリン）
フィラメント架橋剤 (ファシン、フィンブリン、α-アクチニン)
フィラメント核形成因子またはアクチン関連タンパク質 2/3 (Arp2/3) 複合体
フィラメント切断タンパク質 (ゲルゾリン)
フィラメント末端追跡タンパク質 (フォルミン、N-WASP、VASP)
CapG などのフィラメントのバーブエンドキャッパー。
アクチン解重合タンパク質 (ADF/コフィリン)

微小管とマイクロフィラメントの違い

構造

微小管: 微小管はらせん格子です。

マイクロフィラメント: マイクロフィラメントは二重らせんです。

直径

微小管: 微小管は直径 7 nm です。

マイクロフィラメント: マイクロフィラメントは直径 20 ～ 25 nm です。

構成

微小管: 微小管は、タンパク質チューブリンのアルファサブユニットとベータサブユニットで構成されています。

マイクロフィラメント: マイクロフィラメントは、主にアクチンと呼ばれる収縮性タンパク質で構成されています。

強さ

微小管: 微小管は硬く、曲げ力に抵抗します。

マイクロフィラメント: マイクロフィラメントは柔軟性があり、比較的丈夫です。圧縮力による座屈や、引張力によるフィラメントの破損に耐えます。

機能

微小管: 微小管は、有糸分裂やさまざまな細胞輸送機能などの細胞機能を助けます。

マイクロフィラメント: マイクロフィラメントは細胞の移動を助けます。

結論

微小管とマイクロフィラメントは、細胞骨格の 2 つの構成要素です。微小管とマイクロフィラメントの主な違いは、その構造と機能にあります。微小管は、長い中空の円筒構造をしています。それらは、チューブリンタンパク質の重合によって形成されます。微小管の主な役割は、細胞に機械的支持を提供し、染色体分離に関与し、細胞内の成分の輸送を維持することです。一方、マイクロフィラメントはらせん構造であり、微小管に比べて強度と柔軟性に優れています。それらは、表面上の細胞の動きに関与しています。微小管とマイクロフィラメントはどちらも動的構造です。それらの動的な性質は、ポリマーと結合したタンパク質によって調節されています。