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中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心(生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所)鮑嵐組與上海高等研究院/廣東省智能科學(xué)與技術(shù)研究院張旭組合作,在Journal of Molecular Cell Biology(JMCB)上,在線發(fā)表了題為Microtubules composed of α4A undergo curved growth mainly mediated by its core structure的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)α微管蛋白亞型對微管形態(tài)具有重要的調(diào)節(jié)作用。
微管是構(gòu)成細(xì)胞骨架的重要組分,參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運輸、細(xì)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與一定剛性、韌性的中空管狀結(jié)構(gòu),其外徑約24nm。細(xì)胞中的微管具有多種多樣的形態(tài)和結(jié)構(gòu),例如,間期細(xì)胞中的放射狀分布、極性上皮細(xì)胞的柱狀分布、神經(jīng)元生長錐的傘狀分布及分裂期的紡錘體分布等,這些形態(tài)分布對微管多種功能至關(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(dá),并存在多種亞型。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,但它們在不同組織及發(fā)育過程中表達(dá)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,科學(xué)家對于眾多的微管蛋白亞型,特別是α微管蛋白亞型對微管特性及功能的影響了解較少。
研究人員利用昆蟲細(xì)胞分別表達(dá)和純化了特定的微管蛋白亞型組合,即α1A/β2A、α1C/β2A和α4A/β2A。研究通過體外微管蛋白重組實驗發(fā)現(xiàn),與α1A/β2A和α1C/β2A微管相比,α4A/β2A微管會發(fā)生彎曲生長。進(jìn)一步構(gòu)建α4A突變體,研究發(fā)現(xiàn)α4A第16位Met對于α4A/β2A微管發(fā)生彎曲生長是必須的。微管動態(tài)性分析發(fā)現(xiàn),α4A/β2A微管生長速率與α1A/β2A微管相似,但顯著低于α1C/β2A微管,而其坍塌頻率卻與α1C/β2A微管相似,顯著低于α1A/β2A微管,這表明不同的α微管蛋白亞型對微管動態(tài)性具有調(diào)節(jié)作用。進(jìn)一步,研究發(fā)現(xiàn),相對而言,高濃度的Tau可以使彎曲生長的α4A/β2A微管變直。綜上,該研究發(fā)現(xiàn)不同的α微管蛋白亞型對微管形態(tài)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)控提供了新依據(jù)。
研究工作得到國家自然科學(xué)基金和廣東省科技創(chuàng)新戰(zhàn)略專項基金項目的支持。
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標(biāo)簽: 中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心