微小管機能 真核細胞と一部の原核細胞の細胞骨格の一部を形成する、相互接続されたポリマーの小さなチューブです。微小管は、多くの機能を果たす用途の広い細胞構造です。微小管の主な機能の 1 つは、人間の骨格が体の形と構造を与えるのと同じように、細胞にその形と構造を与えることです。
微小管のもう 1 つの主な機能は、細胞間輸送を支援することです。微小管は、細胞資源の移動のために明確に定義された経路を構成するため、細胞のハイウェイのように機能します。異なる地域を互いに接続し、ある地域から別の地域へ移動する手段を提供する道路。微小管は、マイクロフィラメントとともに、細胞の細胞骨格を形成します。微小管は、細胞分裂のために染色体を引き離すメカニズムの主要な構成要素であるため、減数分裂と有糸分裂でも役割を果たします。
微小管は、1964 年にアメリカ人およびカナダ系アメリカ人の生物学者である Myron Ledbetter と Keith Porter によって最初に発見されました。有名で広く流通している記事で、Ledbetter と Porter は、植物細胞における直径 25 nm の繊維状構造の観察について説明しました。レドベターとポーターは、新しいオルガネラを発見したとすぐに判断し、微小管は有糸分裂紡錘体に見られるのと同じ構造であると正しく仮定しました。その後の研究により、細胞運動、繊毛と鞭毛の構築、胚発生、遺伝子発現などの多くのプロセスにおける微小管の役割が明らかになりました。
微小管の組成/構造
微小管は、αチューブリンとβチューブリンという2種類のタンパク質から構成される中空の円筒構造です。 α-チューブリンとβ-チューブリンの二量体が結合してポリマーの長い鎖が形成され、それが互いに積み重なってチューブを形成します。チューブの内側はルーメンと呼ばれます。微小管には、その機能に不可欠な電気極性があります。微小管が形成されると、各二量体のαチューブリンとβチューブリンが接触します。したがって、完全に形成された微小管では、一方の端はα-チューブリンが露出し、もう一方の端はβ-チューブリンが露出しており、それぞれ（-）および（+）末端として識別されます。各微小管の極性は、凝集体がどのように擬似らせん構造を形成するかに影響を与えます。らせん構造の各「リング」は、約 13 個の二量体で構成されています。
動物細胞は、中心小体として知られる細胞小器官である微小管の構築と維持のための特別な細胞小器官を含むという点で独特です。 2 つ以上の中心体は、互いに垂直に集約されます。基本的に、2 つの凝集した中心小体は、細胞の残りの微小管構造のアンカーとして機能します。中心小体は細胞の中心近くに位置し、付着した微小管は外側に放射状に広がり、(+) 端は細胞の外側を向いています。動物細胞には、特殊なチューブリン タンパク質である γ-チューブリンも含まれており、構造の (-) 末端を覆い、微小管を中心小体に固定する役割を果たします。一方、植物細胞には中心小体がなく、微小管を組織化するために他の方法に依存しています。たとえば、一部の植物細胞は、核膜を使用して微小管を固定します。植物細胞は比較的厚い細胞壁と、膨圧を及ぼす大きな中心液胞を持っているため、植物細胞は細胞の形状と構造を与える微小管を必要としません。
微小管は非常に動的に不安定です。つまり、形状や位置が頻繁に変化し、ばらばらになり、解体されます。ほとんどの微小管の半減期はわずか数分で、微小管の生成は一定です。微小管の非常に柔軟な性質により、微小管のネットワーク全体が再作成または再編成される細胞の再生に不可欠です。興味深いことに、細胞は、微小管のこれらの急速形成および急速崩壊特性を使用して、その 3 次元内部を「プローブ」します。
微小管の機能
微小管の主な機能の 1 つは、資源/廃棄物/分泌物の細胞間輸送を促進することです。微小管は、モータータンパク質の活性を介して細胞輸送を促進します 、微小管のポリマー構造に結合するタンパク質。キネシンなどのモータータンパク質は、チューブリン二量体と、輸送されるあらゆる物質を含む小胞の膜に結合します。 ATP の加水分解は、機械的仕事の形でエネルギーを生成し、モータータンパク質を微小管に「移動」させます。簡単に例えると、微小管は線路のようなもので、モータータンパク質は商品を運ぶカートです.カートは目的地まで線路をたどります。
微小管のもう 1 つの主要な機能は、細胞の再生中に染色体を分離することです。細胞分裂中、有糸分裂紡錘体として知られる構造が 3 種類の微小管から形成されます。紡錘体は本質的に、細胞の染色体に付着する微小管と他のペプチドの大きなネットワークです。ダイニンモータータンパク質は有糸分裂紡錘体の両端に付着し、細胞膜の方向に機械的な力を及ぼします。生成された力は染色体を引き離し、2 つの別個の細胞核を作成します。新しい細胞の残りの部分は、細胞質分裂によって合成されます。
微小管の分解は、アルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患と大きく関連しています。微小管の安定化と維持に必要なタウタンパク質が機能しなくなり、ニューロンの微小管構造が劣化し始めます。微小管輸送がなければ、ニューロンは生存に必要な物質を得ることができず、死んでしまいます。神経変性タウオパシーの現在の治療法には、微小管ネットワークの分解に対抗するために、α-および β-チューブリンなどの微小管構成要素の刺激が含まれます。
細胞の形状と構造を与えることは別として、微小管は、細胞を発達させるための「足場」として機能することによって胚発生にも関与しており、推進または移動の手段としての細菌鞭毛の機能において、微小管が再生する可能性があるという証拠さえあります.遺伝子発現の調節における役割。全体として、それらは人間の細胞の非常に動的な部分であり、組織のさまざまなレベルで多くの機能を果たしています.
