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微管末端尾管调节微管动力学

微管细胞骨架是一个动态的细胞内结构由α-和β-tubulin形成。微管细胞骨架的动态特性是支撑细胞结构的关键;在囊泡、蛋白质和细胞器的运输过程中;使细胞能运动;为了确保有丝分裂期间染色体的正确分离(Janke, 2014)。在人类中,微管组成的混合物的九个α-tubulin同形像和9β-tubulin同形像,每个拥有不同的组织分布(Verdier-Pinard等,2009;Luduena,2013)。例如,βI-tubulin蛋白是广泛表达,而神经元表达的βIII-tubulin蛋白质通常只和睾丸支持细胞(Kavallaris,2010)。微管蛋白同型组合构成了微管蛋白编码的核心组成部分,与翻译后修饰和与微管相关蛋白的相互作用(map)一起形成了专门研究微管行为的调控机制(Gadadhar et al, 2017),但仍未明确定义。

微管蛋白家族成员具有高度同源的结构,由一个由n端和中间域形成的球状体和一个高度灵活且无序的酸性羧基末端(c端)尾部区域组成(Nogales, 2000)。微管蛋白的c端尾部从微管壁向外延伸,在那里它是一个广泛的翻译后修饰和与调节微管动力学和其他信号效应器的蛋白相互作用的场所(Janke, 2014;Roll-Mecak,2015)。c端β-tubulin的反面是最不同的区域同形像序列和服务区分微管蛋白同形像,使这一地区成为杰出的候选人在定义isotype-specific微管蛋白的功能蛋白质。

微管动力学部分受微管蛋白同型组合的调控。使用分离的微管蛋白和等典型纯化的微管在还原无细胞系统中的研究(Banerjee et al ., 1994, 1997;Panda等人,1994;德里等人,1997;Pamula等人,2016;Vemu et al, 2017)和最近的体内研究(Honda et al, 2017)已经确定由不同微管蛋白亚型组成的微管具有不同的动态行为。的β-tubulin同形像,βIII-tubulin同形像已被确认为生成最具活力的微管,促进微管灾难和产生抗性的稳定影响tubulin-targeted代理在无细胞系统(Banerjee et al,1994年,1997年;Panda等人,1994;德里等人,1997;Pamula等人,2016;Vemu等人,2017)和在更复杂的细胞内环境中使用强迫遗传学方法(Goncalves等人,2001;哈里等人,2003;卡马斯等人,2005年;尽管这些发现并不是明确的(Blade等,1999;Gan等人,2010;Vemu等人,2016)。这种同型异型在多种癌症中的异常表达与对管蛋白靶向药物的耐药性有关,强调了这种特殊的管蛋白同型异型在调节微管动力学中的重要性(Kavallaris, 2010;Parker等人,2014)。然而,微管蛋白等位基因在空间上协调细胞内微管动力学的重要性仍然没有得到阐明。

使用分离微管蛋白的无细胞系统进行的研究发现,微管蛋白c末端的尾部在本质上是不稳定的,并且它的阴离子特性介导了这些影响(Mejillano & Himes, 1991;Mejillano等人,1992年)。相反,使用纯化微管蛋白的最新研究表明,βIIb内的残留物——或者βIII-tubulin身体,而不是c端尾巴,负责赋予isotype-specific影响微管动力学体外(Pamula等,2016)。在硅质建模方法中,柔性c端尾肽穿过一个大的构象空间,与相邻的微管蛋白相互作用,改变微管原丝中微管蛋白异二聚体的稳定性和构象(Freedman et al, 2011)。然而,在微管动力学中,微管蛋白c末端尾在图和空间调节相互作用中是否起着重要作用仍有待解决。

利用subtilisin蛋白酶处理去除c端尾区,证明了微管蛋白c端尾区在调控微管动力学的map与微管蛋白同型混合物相互作用中的重要性。的有丝分裂centromere-associated驱动蛋白(MCAK / Kif2C,以下称为MCAK)与微管在缺乏α-和β-tubulin c端反面,但微管蛋白c端尾部需要其微管解聚活动减少体外模型(摩尔等人,2002;Niederstrasser等人,2002;Helenius等人,2006;Hertzer & Walczak, 2008)。由于MCAK是微管突变的有效诱导剂,具有影响微管网络重构的潜力,特定微管蛋白亚型对MCAK活性的影响将对依赖微管网络的细胞过程产生深远影响(Montenegro Gouveia et al, 2010;Gardner等人,2011)。然而,单个微管蛋白亚型是如何调节其活性的尚未被探索。

虽然产生重要的见解,脱细胞方法未能保护提供的内生监管环境微管蛋白之间的相互作用的内源性网络监管因素,迫使遗传学方法扰乱微管蛋白平衡是一个受到严格监管的组件的微管细胞骨架和这些因素导致差异的isotype-specific影响微管蛋白同形像。这些混杂效应突出了需要生物相关模型来定义微管动力学调控中微管蛋白同型及其c末端尾区域的贡献。通过小说的发展同系的人类细胞模型,保存内生微管网络和消除内源性未经βIII-tubulin蛋白质,我们表明,βI和βIII-tubulin c端尾空间调节微管动力学isotype-specific地的协调。的βIII-tubulin c端尾促进微管装配和抑制探险的微管扩展。它降低了微管的灵敏度microtubule-stabilizing代理紫杉醇相比βI-tubulin c端尾部,增加的敏感性微管MCAK-mediated微管解聚作用。总的来说,我们发现β-tubulin c端尾部的回馈都和协调整个细胞内微管微管动力学网络isotype-specific地支持重要的细胞功能。

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