Microtubulo

"La unión de subunidades en los filamentos de actina o en los microtúbulos, implica la hidrólisis de ATP, o de GTP respectivamente. (diapositiva 13) Además de su habilidad para formar polímeros no-covalentes, las subunidades da actina y tubulina son enzimas capaces de hidrolizar nucleósidos trifosfato, ATP o GTP, respectivamente. En el caso de las subunidades libres esta hidrólisis se producemuy lentamente, pero se acelera cuando las subunidades libres se incorporan a los filamentos. Cuando una subunidad libre se incorpora a un filamento el nucleótido sufre una hidrólisis del fosfato, y el monómero con el nucleótido bifosfato permanece atrapado en la estructura del filamento (en la tubulina, el lugar de unión del nucleótido está en la parte media de dos subunidades vecinas, mientrasque en la actina está en una ranura cerca del centro de la proteína) . De tal manera que tenemos formas T y D dependiendo del nucleótido que tenga unido.
Cuando el nucleótido se hidroliza buena parte de la energía libre liberada por la rotura de un enlace fosfato-fosfato, se almacena en la red del polímero. Esto significa que cuando se libera una forma D del polímero la variación de energía librees más negativa (más favorable, hay más energía disponible de las hidrólisis del fosfato para realizar la liberación del monómero) que la de la liberación de una forma T (menos favorable, no hay energía libre disponible porque no se ha hidrolizado el fosfato). Las formas T crecerán mientras que las D se disociarán.

La velocidad de adicción de subunidades a un filamento de actina o a unmicrotúbulo en crecimiento es mayor que la velocidad de hidrólisis del ATP o del GTP, por lo que las subunidades de los extremos forman un casquete o cap de subunidades que tienen unido el GTP o el ATP. Puede ser que debido a la diferencia de concentración de subunidades libres, el extremo más posea el casquete (ensambla subunidades más rápidamente que los desensambla), mientras que el extremo menos nopresente el casquete (la velocidad de ensamblaje es menor que la de hidrólisis). Normalmente, la unión de subunidades libres es mayor en el extremo + que en el -, por eso el casquete o cabeza de ATP o GTP está en el extremo +. Por lo que mantener el casquete es fundamental para la integridad del FA o del MT (formas T= crecimiento y estabilidad, formas D = disociación e inestabilidad).

Sí laconcentración de subunidades libres en solución se encuentra en un rango intermedio (más alta que la concentración crítica de la forma T, extremo +, pero más baja que la concentración de la forma D, es decir, extremo-), el filamento añadirá subunidades en el extremo + y perderá subunidades en el extremo -, este fenómeno se conoce con el nombre de recambio rotatorio o treadmilling de filamentos(diapositiva 14). Sí lo observáramos en un MT en una célula viva, parecería que el filamento se mueve, pero en realidad esta polimerizando por un lado y despolimerizando en el otro. Este fenómeno ocurre tanto en lo MT como en los FA.

Las diferencias cinéticas entre el comportamiento de la forma T y la D tiene otra consecuencia importante en los FA y en los MT. Sí la velocidad de unión desubunidades a un extremo es parecida en magnitud a la velocidad de hidrólisis del nucleótidos, hay una probabilidad finita de que se mantenga el casquete o la cabeza de GTP o ATP, por que la hidrólisis terminará por atrapar a la unión y dicho casquete se perderá y el extremo + se transformará en una forma D, lo que desestabilizará el filamento, ya que los extremos T crecen mientras que los D se acortan.Un filamento podría crecer y tener durante un periodo de tiempo un extremo T, para luego cambiar rápidamente a un extremo D y empezaran a disociarse unidades, aunque la concentración de subunidades libres se mantuviera. Esta interconversión rápida entre un estado de crecimiento y un estado de disociación a una determinada concentración de subunidades libres se denomina inestabilidad dinámica...