生物科学门户网站
BIO1000.COM

β-tubulin尾巴调节动态不稳定

微管是聚合物的重复单元的αβ-tubulin形成。每个异二聚体与四个相邻的异二聚体结合;纵向相互作用形成被称为原丝的线性链,横向相互作用与相邻的原丝结合(1)。通过这种方式,异质二聚体聚合成一个被称为微管晶格的薄片,沿着侧轴弯曲,将晶格闭合成一个由11-15个具有胞质和腔面的原丝圆柱体。聚合是一种固有的属性αβ-tubulin形成,聚合的速率取决于可用的免费的微管蛋白的浓度。微管还表现出一种独特的非平衡行为,即在聚合和快速解聚之间随机切换,这种行为被称为动态不稳定性。如聚合、动态不稳定性的固有属性αβ-tubulin形成。这是观察到的微管聚集在体外净化αβ-heterodimers(2、3、4)细胞和活细胞(5)。使用微管的动态不稳定组织网络和工作,如隔离染色体在有丝分裂期间(6)。

动态不稳定的传统模型依赖于变构αβ-tubulin之间的耦合形成的微管,形成一个稳定的帽子。这种帽子被认为的稳定取决于附近的微管形成的核苷酸绑定状态,与新设GTP-bound形成促进稳定,因此术语“三磷酸鸟苷帽”(2)。当GTP-bound的数量形成微管一端低于一个阈值水平,微管发生突变,转变为快速解聚。最近的研究表明聚合速率与微管末端的稳定性有直接的关系(7)。另一种模型强调微管末端的结构是稳定性的关键决定因素。随着微管的生长,一些原丝的不对称生长导致微管形成一个带不完全晶格扩展的锥形正末端。锥形+结束最初观察到低温电子显微镜检查纯化的微管组装微管蛋白和最近的全内反射荧光(TIRF显微镜检查的动态微管(8、9)。锥形+结束往往形式在年龄相关性的方式和更快的聚合条件下,和预计的更不稳定,因为更少的原丝之间横向联系(7、8、10)。尽管我们对动态不稳定性有了越来越多的了解,但我们并不了解这些基本机制是如何在细胞中被调节以指导微管网络的形成和功能的。

一些证据表明carboxy-terminal尾巴(CTT)域αβ-tubulin形成可能作为监管模块控制微管动力学。CTTs是非结构化结构域,它延伸到微管晶格的胞质表面(11)。早期生化实验表明,非特异性蛋白酶亚提利辛去除CTTs可促进微管蛋白聚合。这种亚提利辛酶消化的小管蛋白比未消化的小管蛋白更容易组装成大的低聚物,在批量组装试验中检测到,这些低聚物更耐钙离子的破坏(12,13,14,15)。然而,由subtilisin消化的微管蛋白形成的低聚物经常表现出畸变和/或不完整的晶格(12,16,17)。这一证据表明CTTs可能负调控微管蛋白组装,以指导微管点阵的正确形成。在体内环境中,不同细胞类型的CTTs表现出遗传编码和翻译后的差异。而α-的球状域和β-tubulin是高度保守的,总部展示不同的氨基酸序列之间的跨物种相比,微管蛋白同形像在一个物种(18)。此外,CTTs还针对多种翻译后修饰(19,20)。这就增加了CTTs可能作为改变微管功能特性的调控处理的可能性;然而,CTTs在调控微管动力学和相互作用方面的作用仍未明确。

我们以前的角色特征的α-和在有丝分裂期间β-CTT出芽酵母和β-CTT确认了一个重要的角色在促进适当的纺锤体形成和染色体隔离(18)。Live-cell成像和电子断层扫描突变酵母细胞的基因切除β-CTT显示混乱的纺锤体微管。因此,我们假设β-CTT可能需要对正常细胞调节微管动力学在纺锤体组装。

在这里,我们使用的组合测试这个假说与纯化哺乳动物体外实验微管蛋白和枯草杆菌蛋白酶消化体内实验在出芽酵母突变体,改变或切除β-CTT。我们表明,β-CTT导致微管动力学通过抑制聚合和促进解聚作用。尽管有这些抑制性影响微管装配,我们发现微管与β-CTT不易灾难,表现出明显的左端的形态。最后,我们表明,镁离子加速微管解聚的能力需要β-CTT。在一起,我们的研究结果为β-CTT定义一个角色在调节动态不稳定和建议的机制调节微管功能和组织通过离子控制。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。