A tubulina é uma proteína esférica, geralmente encontrada nas células eucarióticas, que se apresenta de várias formas, as quais desempenham papéis vitais na estrutura e na função da célula. As formas alfa e beta dessas proteínas são os componentes básicos dos microtúbulos, um dos principais componentes do citoesqueleto de uma célula. A gama tubulina, uma terceira forma desta família de proteínas, trabalha em conjunto com outras proteínas para iniciar a criação de microtúbulos em um processo chamado nucleação de microtúbulos. Mais duas proteínas dessa família, as variedades delta e epsilon, podem desempenhar um papel na mitose celular, embora a pesquisa sobre essas proteínas não seja tão extensa. Sabe-se que a maioria das formas de tubulina são proteínas heterodiméricas, o que significa que consistem em duas sequências polipeptídicas não-idênticas ligadas entre si.
Antes que as formas alfa e beta da tubulina possam começar a trabalhar na criação de microtúbulos em um processo conhecido como polimerização, a forma gama deve primeiro fornecer uma estrutura combinando-se com outras proteínas para formar uma estrutura chamada complexo anelar gama tubulina (y-TUrc). Uma vez formado o y-TUrc, a polimerização pode ocorrer usando o y-TUrc como plataforma. A forma gama da proteína é geralmente encontrada em um organelo celular conhecido como centrossoma, que é um centro de organização de microtúbulos (MTOC).
O processo de polimerização geralmente ocorre em um MTOC e envolve as formas das proteínas alfa e beta que se ligam a um nucleotídeo conhecido como trifosfato de guanosina (GTP). Enquanto ligados ao GTP, os dímeros de tubulina se organizam em longas cadeias poliméricas chamadas protofilamentos, que são organizados alternando as formas das proteínas alfa e beta. Esses protofilamentos são então empacotados nas fibras ocas que são microtúbulos. Microtúbulos são uma parte importante do citoesqueleto de uma célula, desempenhando um papel vital na manutenção da forma e estrutura da célula. Eles são capazes de mudar a formação para ajudar na execução de funções celulares, como mitose e transporte de vesículas, em parte devido à natureza flexível da tubulina alfa e beta.
Pensou-se uma vez que essas proteínas só apareciam nas células eucarióticas. No entanto, na década de 1950, descobriu-se que as células procarióticas, especificamente as bactérias, possuem uma proteína chamada mutante Z (FtsZ), sensível à temperatura, filamentosa, homóloga à família de proteínas tubulina. FtsZ é codificado pelo gene ftsZ e é um componente do citoesqueleto procariótico. Ela desempenha um papel na divisão celular procariótica, criando uma estrutura chamada anel FtsZ que é vital para a formação de novas paredes celulares. O anel FtsZ também é usado em algumas células eucarióticas para a divisão de cloroplastos e algumas variedades de mitocôndrias.