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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）鮑嵐組與上海高等研究院/廣東省智能科學與技術研究院張旭組合作，在Journal of Molecular Cell Biology（JMCB）上，在線發(fā)表了題為Microtubules composed of α4A undergo curved growth mainly mediated by its core structure的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)α微管蛋白亞型對微管形態(tài)具有重要的調節(jié)作用。
微管是構成細胞骨架的重要組分，參與細胞內物質運輸、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與一定剛性、韌性的中空管狀結構，其外徑約24nm。細胞中的微管具有多種多樣的形態(tài)和結構，例如，間期細胞中的放射狀分布、極性上皮細胞的柱狀分布、神經元生長錐的傘狀分布及分裂期的紡錘體分布等，這些形態(tài)分布對微管多種功能至關重要。
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)為神經系統(tǒng)發(fā)育異常。然而，科學家對于眾多的微管蛋白亞型，特別是α微管蛋白亞型對微管特性及功能的影響了解較少。
研究人員利用昆蟲細胞分別表達和純化了特定的微管蛋白亞型組合，即α1A/β2A、α1C/β2A和α4A/β2A。研究通過體外微管蛋白重組實驗發(fā)現(xiàn)，與α1A/β2A和α1C/β2A微管相比，α4A/β2A微管會發(fā)生彎曲生長。進一步構建α4A突變體，研究發(fā)現(xiàn)α4A第16位Met對于α4A/β2A微管發(fā)生彎曲生長是必須的。微管動態(tài)性分析發(fā)現(xiàn)，α4A/β2A微管生長速率與α1A/β2A微管相似，但顯著低于α1C/β2A微管，而其坍塌頻率卻與α1C/β2A微管相似，顯著低于α1A/β2A微管，這表明不同的α微管蛋白亞型對微管動態(tài)性具有調節(jié)作用。進一步，研究發(fā)現(xiàn)，相對而言，高濃度的Tau可以使彎曲生長的α4A/β2A微管變直。綜上，該研究發(fā)現(xiàn)不同的α微管蛋白亞型對微管形態(tài)具有重要的調節(jié)作用，為微管蛋白亞型對微管功能的調控提供了新依據(jù)。
研究工作得到國家自然科學基金和廣東省科技創(chuàng)新戰(zhàn)略專項基金項目的支持。
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