子科生物報道：10月5日，國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Molecular Cell Biology（JMCB）在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所）鮑嵐研究組與清華大學(xué)梁鑫研究組的最新研究成果"α1A and α1C form microtubules to display distinct properties mainly mediated by their C-terminal tails"。該研究發(fā)現(xiàn)，α微管蛋白亞型對微管動態(tài)性具有重要的調(diào)節(jié)作用。

　　微管是構(gòu)成細胞骨架的重要組分，參與細胞內(nèi)物質(zhì)運輸、細胞遷移、極性建立和形態(tài)維持等多種生命活動。微管是由α/β微管蛋白異二聚體組成的具有極性和一定剛性、韌性的中空管狀結(jié)構(gòu)，其外徑約24nm。微管具有動態(tài)不穩(wěn)定性，即聚合和解聚的動態(tài)特性，這對微管多種功能的發(fā)揮至關(guān)重要。

　　α微管蛋白和β微管蛋白在所有的真核生物中均有表達，并且存在多種亞型。研究發(fā)現(xiàn)，人類中至少存在8種α微管蛋白亞型和9種β微管蛋白亞型，小鼠中至少存在7種α微管蛋白亞型和8種β微管蛋白亞型。盡管微管蛋白亞型的氨基酸序列高度保守，但它們在不同組織及發(fā)育過程中表達模式差異較大。此外，多種微管蛋白亞型基因的突變可以引起多種疾病，主要表現(xiàn)為神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常。然而，對于眾多的微管蛋白亞型，特別是α微管蛋白亞型對微管動態(tài)性及功能的影響了解較少。

　　在本研究中，作者首先利用昆蟲細胞分別表達和純化了微管蛋白α1家族的三個成員（α1A、α1B和α1C），它們與同一種普遍表達的β微管蛋白亞型（β2A）組合，即α1A/β2A、α1B/β2A和α1C/β2A。通過體外微管蛋白重組實驗發(fā)現(xiàn)，與α1A/β2A和α1B/β2A微管相比，α1C/β2A微管具有較快的生長速率和較低的微管坍塌頻率。進一步構(gòu)建α1A和α1C突變體，發(fā)現(xiàn)α1A/β2A和α1C/β2A微管動態(tài)性差異主要是受α微管蛋白的C末端控制。結(jié)合動力學(xué)分析和微管正端結(jié)合蛋白EB1單分子實驗，發(fā)現(xiàn)與α1A/β2A相比，α1C/β2A具有較高微管結(jié)合常數(shù)和較低的微管解離常數(shù)，兩種微管的GTP水解速率相似，表明α1C/β2A異二聚體具有更高的微管末端親和性，這也是導(dǎo)致二者所組成微管動態(tài)性差異的原因。此外，作者還發(fā)現(xiàn)EB1對α1C/β2A微管具有更高的結(jié)合能力，且該特性也是受α微管蛋白的C末端控制。綜上所述，該研究發(fā)現(xiàn)了α微管蛋白亞型對微管動態(tài)性具有重要的調(diào)節(jié)作用，為微管蛋白亞型對微管功能的調(diào)控提供了依據(jù)。

　　分子細胞卓越中心鮑嵐研究員和清華大學(xué)梁鑫副教授為該文章的通訊作者，分子細胞卓越中心刁磊博士是第一作者，分子細胞卓越中心劉明一博士和清華大學(xué)宋銀龍博士對本研究的實驗和數(shù)據(jù)分析提供了幫助。該工作得到了中科院上海高等研究院張旭研究員的大力協(xié)助。研究獲國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)和上海市科委項目經(jīng)費資助。

α1A/β2A和α1C/β2A組成的微管具有不同的動態(tài)性及EB1結(jié)合特性