Mikrotubuli sind strangförmige Zylinder, die aus einem Proteinbaustein, dem Tubulin, bestehen. Tubulin besteht aus zwei Untereinheiten, Alpha und Beta, die ein Dimer bilden, das im Zytoplasma frei verfügbar ist. Dreizehn Tubulinmoleküle polymerisieren schraubenförmig zusammen, um eine Schleife der Mikrotubuli-Struktur zu bilden. Die Polymerisation kann polarisiert - zu einem Ende des Strangs - fortgesetzt werden, so dass Tubulinstränge von relativ großer Länge entstehen.
Der Zustand der Polymerisation ist dynamisch. Guanintriphosphat, GTP, hat eine stabilisierende Wirkung auf die Struktur und ermöglicht die Polymerisation. Wenn GTP hydrolysiert wird, wird das Mikrotubuli schnell abgebaut. Auch eine Modifikation der Aminosäurereste des Tubulins kann das Mikrotubuli stabilisieren.
Mikrotubuli spielen eine zentrale Rolle bei:
Die Mikrotubuli-Bildung wird durch Medikamente gestört, die Tubulin-Monomer binden, z. B. Vinblastin und Colchicin.
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