Instabilidade dinâmica devido a diferenças estruturais entre as extremidades do microtúbulo que estão sob crescimento e encurtamento.

(A) Se a concentração de tubulina livre em solução está entre as concentrações críticas das formas ligadas a GTP e a GDP, uma extremidade individual de um microtúbulo pode sofrer transições entre um estado de crescimento e um estado de encurtamento. Um microtúbulo em crescimento possui subunidades com GTP em sua extremidade, formando uma proteção, ou capa, de GTP. Se a hidrólise de nucleotídeos ocorre mais rapidamente do que a adição de subunidades, essa proteção é perdida, e o microtúbulo começa a sofrer encurtamento, em um evento denominado “catástrofe”. No entanto, subunidades com GTP ainda podem ser adicionadas à extremidade que está sob encurtamento e, se inseridas subunidades suficientes para formar uma nova capa, o microtúbulo retoma o crescimento em um evento chamado de “resgate”. (B) Modelo para as consequências estruturais da hidrólise de GTP na estrutura do microtúbulo. A adição de subunidades de tubulina contendo GTP à extremidade de um protofilamento provoca o crescimento linear deste, que poderá facilmente adotar a forma da parede cilíndrica do microtúbulo. A hidrólise de GTP, após a polimerização, modifica a conformação das subunidades e tende a forçar uma flexão do protofilamento, tornando-o menos eficiente na formação da parede do microtúbulo. (C) Em um microtúbulo intacto, protofilamentos formados de subunidades com GDP são forçados a adotar uma conformação linear devido à existência de muitas ligações laterais dentro da parede do microtúbulo, o que leva à formação de uma capa estável de subunidades contendo GTP. A perda da capa de GTP, no entanto, permite o relaxamento dos protofilamentos com GDP que adquirem a conformação mais curvada. Isso leva a uma disrupção progressiva do microtúbulo. Acima dos desenhos que esquematizam microtúbulos em crescimento e em encurtamento, fotomicrografias eletrônicas mostram microtúbulos reais em cada um desses dois estados. Observe particularmente os protofilamentos curvados de subunidades de GDP que estão desintegrando-se na extremidade do microtúbulo em encurtamento.

De acordo com texto acima Descreva a dinâmica de montagem ou crescimento e desmontagem ou encurtamento dos microtúbulos.

Question

Instabilidade dinâmica devido a diferenças estruturais entre as extremidades do microtúbulo que estão sob crescimento e encurtamento.

(A) Se a concentração de tubulina livre em solução está entre as concentrações críticas das formas ligadas a GTP e a GDP, uma extremidade individual de um microtúbulo pode sofrer transições entre um estado de crescimento e um estado de encurtamento. Um microtúbulo em crescimento possui subunidades com GTP em sua extremidade, formando uma proteção, ou capa, de GTP. Se a hidrólise de nucleotídeos ocorre mais rapidamente do que a adição de subunidades, essa proteção é perdida, e o microtúbulo começa a sofrer encurtamento, em um evento denominado “catástrofe”. No entanto, subunidades com GTP ainda podem ser adicionadas à extremidade que está sob encurtamento e, se inseridas subunidades suficientes para formar uma nova capa, o microtúbulo retoma o crescimento em um evento chamado de “resgate”. (B) Modelo para as consequências estruturais da hidrólise de GTP na estrutura do microtúbulo. A adição de subunidades de tubulina contendo GTP à extremidade de um protofilamento provoca o crescimento linear deste, que poderá facilmente adotar a forma da parede cilíndrica do microtúbulo. A hidrólise de GTP, após a polimerização, modifica a conformação das subunidades e tende a forçar uma flexão do protofilamento, tornando-o menos eficiente na formação da parede do microtúbulo. (C) Em um microtúbulo intacto, protofilamentos formados de subunidades com GDP são forçados a adotar uma conformação linear devido à existência de muitas ligações laterais dentro da parede do microtúbulo, o que leva à formação de uma capa estável de subunidades contendo GTP. A perda da capa de GTP, no entanto, permite o relaxamento dos protofilamentos com GDP que adquirem a conformação mais curvada. Isso leva a uma disrupção progressiva do microtúbulo. Acima dos desenhos que esquematizam microtúbulos em crescimento e em encurtamento, fotomicrografias eletrônicas mostram microtúbulos reais em cada um desses dois estados. Observe particularmente os protofilamentos curvados de subunidades de GDP que estão desintegrando-se na extremidade do microtúbulo em encurtamento.

De acordo com texto acima Descreva a dinâmica de montagem ou crescimento e desmontagem ou encurtamento dos microtúbulos.

Accepted Answer

A dinâmica de montagem e desmontagem dos microtúbulos é um processo complexo que envolve a polimerização e despolimerização das subunidades de tubulina, influenciadas pela presença de GTP (guanosina trifosfato) e GDP (guanosina difosfato). A seguir, descrevo os principais pontos dessa dinâmica:

### Montagem ou Crescimento dos Microtúbulos

1. **Concentração Crítica de Tubulina**: Quando a concentração de tubulina livre em solução está entre as concentrações críticas das formas ligadas a GTP e GDP, uma extremidade do microtúbulo pode alternar entre crescimento e encurtamento.
   
2. **Capa de GTP**: Durante o crescimento, as subunidades de tubulina com GTP se adicionam à extremidade do microtúbulo, formando uma "capa" protetora de GTP. Esta capa estabiliza o microtúbulo, promovendo seu alongamento.

3. **Hidrólise de GTP**: Após a adição das subunidades, o GTP é hidrolisado a GDP. Se a hidrólise ocorre mais rapidamente do que a adição de novas subunidades de GTP-tubulina, a capa de GTP é perdida.

### Desmontagem ou Encurtamento dos Microtúbulos

1. **Catástrofe**: Quando a capa de GTP é perdida devido à hidrólise rápida, o microtúbulo entra em um estado de encurtamento, conhecido como "catástrofe". As subunidades de tubulina ligadas a GDP tornam-se instáveis e o microtúbulo começa a desintegrar-se.

2. **Flexão dos Protofilamentos**: As subunidades de tubulina com GDP tendem a adotar uma conformação curvada, o que dificulta a formação da parede cilíndrica do microtúbulo, promovendo sua desestabilização.

3. **Resgate**: Mesmo durante o encurtamento, subunidades de tubulina com GTP podem ser adicionadas à extremidade do microtúbulo. Se suficientes subunidades de GTP-tubulina forem incorporadas para formar uma nova capa de GTP, o microtúbulo pode retomar seu crescimento em um evento chamado "resgate".

### Estrutura dos Microtúbulos

- **Protofilamentos**: Os microtúbulos são compostos por protofilamentos lineares de tubulina. Durante o crescimento, esses protofilamentos adotam facilmente a conformação linear necessária para formar a parede cilíndrica do microtúbulo.
  
- **Conformação Linear vs. Curvada**: Em um microtúbulo intacto, os protofilamentos de tubulina-GDP são mantidos em uma conformação linear devido às ligações laterais dentro da parede do microtúbulo. No entanto, quando a capa de GTP é perdida, os protofilamentos de tubulina-GDP relaxam e adquirem uma conformação curvada, levando à disrupção progressiva do microtúbulo.

### Observações Microscópicas

- **Micrografias Eletrônicas**: Micrografias eletrônicas de microtúbulos mostram claramente as diferenças estruturais entre microtúbulos em crescimento, que possuem extremidades lineares e bem organizadas, e microtúbulos em encurtamento, onde os protofilamentos curvados de tubulina-GDP estão desintegrando-se.

Em resumo, a dinâmica dos microtúbulos é governada pela adição e perda de subunidades de tubulina ligadas a GTP e GDP, respectivamente, resultando em ciclos de crescimento e encurtamento que são essenciais para diversas funções celulares.