Чудове досягнення останніх десятиліть відкриття і дослідження системи структур, відповідальних за рухому архітектуру клітини, за її руху і форму. Цією системою в клітинах еукаріот виявився цитоскелет система білкових ниток, які наповнюють цитоплазму.
Полімеризація і деполимеризация нітейоснова динаміки цитоскелету
Цитоскелет складається з трьох основних типів ниток, що утворюють три системи: мікрофіламенти, мікротрубочки і проміжні філаменти. Кожен тип ниток складається з одного двох основних білків: мікрофіламенти з актину, мікротрубочки з тубуліну, проміжні філаменти зі спеціальних білків, різних в різних тканинах: кератинів в епітелій, десмина в м'язах, віментину в тканинах внутрішнього середовища (сполучної тканини, хрящі, кістки і ін.), білків нейрофиламентов в нейронах.
Зрозуміло, білки цитоскелета, як і будь-які білки клітини, закодовані в ДНК і синтезуються на рибосомах. Клітка може змінювати набір синтезованих білків. проте конструкція цитоскелета може швидко змінюватися навіть без синтезу нових молекул. окремі молекули, мономери, розчинені в цитоплазмі клітини, здатні з'єднуватися, полимеризоваться в нитки відповідного типу. Нові мономери можуть приєднуватися до кінців нитки, подовжуючи її. Полімеризація оборотна: мономери можуть відділятися від кінців нитки, яка при цьому коротшає і може зникнути зовсім. У клітці весь час йде обмін між нитками і розчином мономерів в цитоплазмі. У багатьох клітинах приблизно половина молекул актину і тубуліну знаходиться в вигляді мономерів в цитоплазмі і половина входить до складу Актинові ниток, мікрофіламентів або трубочок. Локальні умови полімеризації можуть часто змінюватися. Тому одна і та ж нитка може то зменшуватися, то подовжуватися.
Клітка регулює стабільність ниток цитоскелета, приєднуючи до них спеціальні білки, які змінюють швидкість полімеризації і деполімеризації мономерів. Тому нитка, що складається з одного і того ж мономера, може мати дуже різну тривалість життя. Наприклад, індивідуальні мікротрубочки, що входять до складу джгутика або вії, зазвичай живуть багато годин і днів. Навпаки, кожна микротрубочка митотического веретена, що складається з того ж тубуліну, живе в середньому лише кілька хвилин. Микротрубочки веретена весь час зростають і розпадаються, одні мікротрубочки замінюються іншими. Тим часом саме веретено, тобто сукупність микротрубочек, що йдуть від полюсів до хромосом і екватору клітини, зберігається протягом усього мітозу, лише поступово змінюючи свою тонку структуру. Уже в середині мітозу веретено складається з інших мікротрубочок, ніж на його початку. Приклад з веретеном ілюструє загальний принцип роботи більшості цитоскелетних систем, названий принципом динамічної нестабільності: окремі нитки в системі можуть з'являтися і зникати в результаті полімеризації деполимеризации, і тому детальну будову системи постійно змінюється, але, незважаючи на це, загальний план організації системи може зберігатися.