• 发布日期：2021-11-05
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　子科生物报道：10月5日，国际学术期刊Journal of Molecular Cell Biology（JMCB）在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）鲍岚研究组与清华大学梁鑫研究组的最新研究成果"α1A and α1C form microtubules to display distinct properties mainly mediated by their C-terminal tails"。该研究发现，α微管蛋白亚型对微管动态性具有重要的调节作用。

　　微管是构成细胞骨架的重要组分，参与细胞内物质运输、细胞迁移、极性建立和形态维持等多种生命活动。微管是由α/β微管蛋白异二聚体组成的具有极性和一定刚性、韧性的中空管状结构，其外径约24nm。微管具有动态不稳定性，即聚合和解聚的动态特性，这对微管多种功能的发挥至关重要。

　　α微管蛋白和β微管蛋白在所有的真核生物中均有表达，并且存在多种亚型。研究发现，人类中至少存在8种α微管蛋白亚型和9种β微管蛋白亚型，小鼠中至少存在7种α微管蛋白亚型和8种β微管蛋白亚型。尽管微管蛋白亚型的氨基酸序列高度保守，但它们在不同组织及发育过程中表达模式差异较大。此外，多种微管蛋白亚型基因的突变可以引起多种疾病，主要表现为神经系统发育异常。然而，对于众多的微管蛋白亚型，特别是α微管蛋白亚型对微管动态性及功能的影响了解较少。

　　在本研究中，作者首先利用昆虫细胞分别表达和纯化了微管蛋白α1家族的三个成员（α1A、α1B和α1C），它们与同一种普遍表达的β微管蛋白亚型（β2A）组合，即α1A/β2A、α1B/β2A和α1C/β2A。通过体外微管蛋白重组实验发现，与α1A/β2A和α1B/β2A微管相比，α1C/β2A微管具有较快的生长速率和较低的微管坍塌频率。进一步构建α1A和α1C突变体，发现α1A/β2A和α1C/β2A微管动态性差异主要是受α微管蛋白的C末端控制。结合动力学分析和微管正端结合蛋白EB1单分子实验，发现与α1A/β2A相比，α1C/β2A具有较高微管结合常数和较低的微管解离常数，两种微管的GTP水解速率相似，表明α1C/β2A异二聚体具有更高的微管末端亲和性，这也是导致二者所组成微管动态性差异的原因。此外，作者还发现EB1对α1C/β2A微管具有更高的结合能力，且该特性也是受α微管蛋白的C末端控制。综上所述，该研究发现了α微管蛋白亚型对微管动态性具有重要的调节作用，为微管蛋白亚型对微管功能的调控提供了依据。

　　分子细胞卓越中心鲍岚研究员和清华大学梁鑫副教授为该文章的通讯作者，分子细胞卓越中心刁磊博士是第一作者，分子细胞卓越中心刘明一博士和清华大学宋银龙博士对本研究的实验和数据分析提供了帮助。该工作得到了中科院上海高等研究院张旭研究员的大力协助。研究获国家自然科学基金委、中国科学院战略先导和上海市科委项目经费资助。

α1A/β2A和α1C/β2A组成的微管具有不同的动态性及EB1结合特性