10月5日，國際學術(shù)期刊Journal of Molecular Cell Biology（JMCB）在線發(fā)表了中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生物化學與細胞生物學研究所）鮑嵐研究組與清華大學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基金委、中國科學院戰(zhàn)略先導和上海市科委項目經(jīng)費資助。

　　文章鏈接： https://academic.oup.com/jmcb/advance-article/doi/10.1093/jmcb/mjab062/6381585 

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