6月1日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Journal of Molecular Cell Biology(JMCB)發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心鮑嵐研究組的最新研究“Microtubules composed of α4A undergo curved growth mainly mediated by its core structure”。該研究發(fā)現(xiàn)，不同的α微管蛋白亞型對(duì)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(yùn)輸、細(xì)胞遷移、形態(tài)維持和細(xì)胞分裂等多種生命活動(dòng)。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。細(xì)胞中的微管具有多種多樣的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，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(zhǎng)錐的傘狀分布等，這些形態(tài)分布對(duì)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(dá)，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，但它們?cè)诓煌M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，主要為神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和退行相關(guān)疾病。然而，對(duì)于α微管蛋白亞型對(duì)微管特性及功能的影響了解較少。

　　本研究中，作者利用昆蟲細(xì)胞分別表達(dá)和純化了特定的微管蛋白亞型組合，包括α1A/β2A、α1C/β2A和α4A/β2A。通過體外微管重組實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與α1A/β2A和α1C/β2A分別聚合的微管相比，α4A/β2A微管會(huì)發(fā)生彎曲生長(zhǎng)。進(jìn)一步構(gòu)建α4A突變體，發(fā)現(xiàn)α4A第16位Met對(duì)于α4A/β2A微管彎曲生長(zhǎng)是必須的。微管動(dòng)態(tài)性分析發(fā)現(xiàn)，α4A/β2A微管生長(zhǎng)速率與α1A/β2A微管相似，但顯著低于α1C/β2A微管，而α4A/β2A微管坍塌頻率卻與α1C/β2A微管相似，顯著低于α1A/β2A微管，這些結(jié)果表明不同的α微管蛋白亞型對(duì)微管動(dòng)態(tài)性具有調(diào)節(jié)作用。進(jìn)一步的研究還發(fā)現(xiàn)，相對(duì)高濃度的Tau可以使彎曲生長(zhǎng)的α4A/β2A微管變直。綜上所述，該研究發(fā)現(xiàn)了不同的α微管蛋白亞型對(duì)微管形態(tài)具有顯著的調(diào)節(jié)作用，為微管蛋白亞型對(duì)微管功能的調(diào)控提供了新的依據(jù)。

　　分子細(xì)胞卓越中心鮑嵐組博士后刁磊為本文第一作者，鮑嵐研究員和中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院/廣東省智能科學(xué)與技術(shù)研究院張旭研究員為共同通訊作者。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委和廣東省科技創(chuàng)新戰(zhàn)略專項(xiàng)基金項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)資助。

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1093/jmcb/mjad004

α4A/β2A組成的微管具有彎曲生長(zhǎng)的特性并可被Tau蛋白調(diào)節(jié)