Une tubuline est une protéine sphérique, généralement présente dans les cellules eucaryotes, qui se présente sous de nombreuses formes, qui jouent toutes un rôle vital dans la structure et la fonction de la cellule. Les formes alpha et bêta de ces protéines sont les éléments constitutifs de base des microtubules, l’un des principaux composants du cytosquelette d’une cellule. La tubuline gamma, une troisième forme de cette famille de protéines, travaille avec d’autres protéines pour initier la création de microtubules dans un processus appelé nucléation des microtubules. Deux autres protéines de cette famille, les variétés delta et epsilon, pourraient jouer un rôle dans la mitose cellulaire, bien que les recherches sur ces protéines ne soient pas aussi approfondies. La plupart des formes de tubuline sont connues pour être des protéines hétérodimères, ce qui signifie qu’elles consistent en deux séquences polypeptidiques non identiques liées ensemble.
Avant que les formes alpha et bêta de la tubuline puissent commencer à créer des microtubules dans un processus connu sous le nom de polymérisation, la forme gamma doit d’abord fournir une structure en se combinant avec d’autres protéines pour former une structure appelée complexe annulaire de tubuline gamma (y-TUrc). Une fois que la y-TURc est formée, la polymérisation peut se produire en utilisant la y-TURc comme plate-forme. La forme gamma de la protéine se trouve généralement dans un organite cellulaire appelé centrosome, qui est un centre d’organisation des microtubules (MTOC).
Le processus de polymérisation a généralement lieu dans un MTOC et implique la liaison des formes protéiques alpha et bêta à un nucléotide connu sous le nom de guanosine triphosphate (GTP). Bien qu’ils soient liés au GTP, les dimères de tubuline s’organisent en longues chaînes polymères appelées protofilaments, qui sont arrangés en alternant les formes alpha et bêta des protéines. Ces protofilaments sont ensuite regroupés dans les fibres creuses qui sont des microtubules. Les microtubules sont une partie importante du cytosquelette d’une cellule, jouant un rôle vital dans le maintien de la forme et de la structure de la cellule. Ils sont capables de changer de formation pour aider à l’exécution de fonctions cellulaires telles que la mitose et le transport des vésicules, en partie en raison de la nature flexible de l’alpha et de la bêta tubuline.
On pensait autrefois que ces protéines n’apparaissaient que dans les cellules eucaryotes. Cependant, dans les années 1950, il a été découvert que les cellules procaryotes, en particulier les bactéries, possédaient une protéine appelée mutant filamentant sensible à la température (FtsZ) qui est homologue à la famille des protéines tubulines. FtsZ est codé par le gène ftsZ et est un composant du cytosquelette procaryote. Il joue un rôle dans la division cellulaire procaryote, créant une structure appelée anneau FtsZ qui est vitale pour la formation de nouvelles parois cellulaires. L’anneau FtsZ est également utilisé dans certaines cellules eucaryotes pour la division des chloroplastes et certaines variétés de mitochondries.