Tubulina

Se han identificado homólogos de α- y β-tubulina en el género bacteriano Prosthecobacter . ^{[ 6 ]} Se les denomina BtubA y BtubB para identificarlos como tubulinas bacterianas. Ambas presentan homología con α- y β-tubulina. ^{[ 18 ]} Si bien son estructuralmente muy similares a las tubulinas eucariotas, poseen varias características únicas, como el plegamiento sin chaperonas y una dimerización débil. ^{[ 19 ]} La microscopía electrónica criogénica mostró que BtubA/B forma microtúbulos in vivo y sugirió que estos microtúbulos constan de solo cinco protofilamentos, en contraste con los microtúbulos eucariotas, que generalmente contienen 13. ^{[ 13 ]} Estudios in vitro posteriores han demostrado que BtubA/B forma "mini-microtúbulos" de cuatro hebras. ^{[ 20 ]}

La proteína FtsZ se encuentra en casi todas las bacterias y arqueas , donde participa en la división celular . Se localiza en un anillo en el centro de la célula en división y recluta otros componentes del divisoma, el grupo de proteínas que, en conjunto, contraen la envoltura celular para separar la célula, dando lugar a dos células hijas. FtsZ puede polimerizarse en tubos, láminas y anillos in vitro , y forma filamentos dinámicos in vivo .

TubZ participa en la segregación de plásmidos de bajo número de copias durante la división celular bacteriana. La proteína forma una estructura inusual para un homólogo de tubulina: dos filamentos helicoidales se enrollan uno alrededor del otro. ^{[ 21 ]} Esto podría reflejar una estructura óptima para esta función, ya que la proteína ParM, que participa en la partición de plásmidos y no está relacionada , presenta una estructura similar. ^{[ 22 ]}

Los subtipos de α-tubulina humana incluyen: ^{[ 24 ]}

Todos los fármacos que se sabe que se unen a la tubulina humana se unen a la β-tubulina. ^{[ 25 ]} Estos incluyen el paclitaxel , la colchicina y los alcaloides de la vinca , cada uno de los cuales tiene un sitio de unión distinto en la β-tubulina. ^{[ 25 ]}

Además, varios fármacos antiparasitarios se dirigen preferentemente al sitio de unión de la colchicina en la β-tubulina de los gusanos en lugar de en los eucariotas superiores. Si bien el mebendazol aún conserva cierta afinidad de unión a la β-tubulina humana y de Drosophila , ^{[ 26 ]} el albendazol se une casi exclusivamente a la β-tubulina de los gusanos y otros eucariotas inferiores. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

^La β-tubulina de clase III es un elemento de los microtúbulos que se expresa exclusivamente en las neuronas [ ^{29 ]} y es un identificador común específico de las neuronas en el tejido nervioso. Se une a la colchicina mucho más lentamente que otros isotipos de β-tubulina ^{[ 30 ] .}

La β1-tubulina , a veces llamada β-tubulina de clase VI, ^{[ 31 ]} es la más divergente a nivel de secuencia de aminoácidos. ^{[ 32 ]} Se expresa exclusivamente en megacariocitos y plaquetas en humanos y parece desempeñar un papel importante en la formación de plaquetas. ^{[ 32 ]} Cuando la β-tubulina de clase VI se expresa en células de mamíferos, causa la alteración de la red de microtúbulos, la formación de fragmentos de microtúbulos y, en última instancia, puede causar estructuras similares a bandas marginales presentes en megacariocitos y plaquetas. ^{[ 33 ]}

La katanina es un complejo proteico que corta los microtúbulos en las subunidades de β-tubulina y es necesaria para el transporte rápido de microtúbulos en neuronas y en plantas superiores. ^{[ 34 ]}

Los subtipos de β-tubulinas humanas incluyen: ^{[ 24 ]}

La γ-tubulina, otro miembro de la familia de las tubulinas, es importante en la nucleación y la orientación polar de los microtúbulos. Se encuentra principalmente en los centrosomas y los cuerpos polares del huso , ya que estas son las áreas de nucleación de microtúbulos más abundantes. En estos orgánulos, varias moléculas de γ-tubulina y otras proteínas se encuentran en complejos conocidos como complejos de anillo de γ-tubulina (γ-TuRC), que imitan químicamente el extremo (+) de un microtúbulo y, por lo tanto, permiten la unión de los microtúbulos. La γ-tubulina también se ha aislado como dímero y como parte de un complejo pequeño de γ-tubulina (γTuSC), de tamaño intermedio entre el dímero y el γTuRC. La γ-tubulina es el mecanismo mejor comprendido de nucleación de microtúbulos, pero ciertos estudios han indicado que algunas células pueden adaptarse a su ausencia, como lo demuestran los estudios de mutación y ARN de interferencia que han inhibido su expresión correcta. Además de formar un γ-TuRC para nuclear y organizar los microtúbulos, la γ-tubulina puede polimerizarse en filamentos que se ensamblan en haces y redes. ^{[ 35 ]}

Los subtipos de γ-tubulina humana incluyen:

• TUBG1
• TUBG2

Miembros del complejo del anillo de γ-tubulina: ^{[ 24 ]}

Se ha descubierto que la tubulina delta (δ) y épsilon (ε) se localizan en los centriolos y pueden desempeñar un papel en la estructura y función de los centriolos, aunque ninguna de ellas está tan bien estudiada como las formas α y β.

Los genes humanos de δ- y ε-tubulina incluyen: ^{[ 24 ]}

• δ-tubulina: TUBD1
• ε-tubulina: TUBO1

La zeta-tubulina ( IPR004058 ) está presente en muchos eucariotas, pero ausente en otros, incluidos los mamíferos placentarios. Se ha demostrado que está asociada con la estructura basal de los centriolos en las células epiteliales multiciliadas. ^{[ 4 ]}

BtubA ( Q8GCC5 ) y BtubB ( Q8GCC1 ) se encuentran en algunas especies bacterianas del género Prosthecobacter de la Verrucomicrobiota . ^{[ 6 ]} Su relación evolutiva con las tubulinas eucariotas no está clara, aunque podrían haber descendido de un linaje eucariota por transferencia horizontal de genes . ^{[ 19 ] [ 18 ]} En comparación con otros homólogos bacterianos, son mucho más similares a las tubulinas eucariotas. En una estructura ensamblada, BtubB actúa como la α-tubulina y BtubA actúa como la β-tubulina. ^{[ 36 ]}

Muchas células bacterianas y euriarqueotas utilizan FtsZ para dividirse por fisión binaria . Todos los cloroplastos y algunas mitocondrias , ambos orgánulos derivados de la endosimbiosis de bacterias, también utilizan FtsZ. ^{[ 37 ]} Fue la primera proteína del citoesqueleto procariota identificada.

TubZ ( Q8KNP3 ; pBt156) fue identificado en Bacillus thuringiensis como esencial para el mantenimiento del plásmido . ^{[ 8 ]} Se une a una proteína de unión al ADN llamada TubR ( Q8KNP2 ; pBt157) para mover el plásmido. ^{[ 38 ]}

CetZ ( D4GVD7 ) se encuentra en los clados euryarchaeota de Methanomicrobia y Halobacteria , donde funciona en la diferenciación de la forma celular. ^{[ 10 ]}

Los fagos del género Phikzlikevirus , así como el fago de Serratia PCH45, utilizan una proteína de la cápside ( Q8SDA8 ) para construir una estructura similar a un núcleo llamada núcleo del fago. Esta estructura encierra el ADN, así como la maquinaria de replicación y transcripción. Protege el ADN del fago de las defensas del huésped, como las enzimas de restricción y los sistemas CRISPR -Cas de tipo I. Una tubulina formadora de huso , denominada indistintamente PhuZ ( B3FK34 ) y gp187 , centra el núcleo en la célula. ^{[ 39 ] [ 40 ]}

La tubulina de arqueas Asgard de "Odinarchaeota" que viven en ambientes hidrotermales (OdinTubulin) fue identificada como una tubulina genuina. OdinTubulin forma protómeros y protofilamentos muy similares a los microtúbulos eucariotas, pero se ensambla en sistemas de anillos más similares a FtsZ , lo que indica que OdinTubulin podría representar un intermedio evolutivo entre FtsZ y las tubulinas formadoras de microtúbulos. ^{[ 41 ]}