Cell子刊:为微管掌舵的关键蛋白

2014-1-26 09:44 来源: 生物通
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  宾夕法尼亚州立大学的科学家们发现,细胞中微小的马达蛋白,能够在神经细胞的分枝结构中,为微管指引正确的方向。微管相当于细胞中的高速公路,这项研究在活细胞中为人们展现了这一交通网络的组织形式。

  “我们提出了微管组成交通网络的模型,”副教授Melissa Rolls说。“但由于活细胞的复杂性,我们无法断言这一模型是否切实可行。”于是Rolls与William O. Hancock教授合作对此进行了验证。

  “驱动蛋白(Kinesin)是将化学能量转换为机械力的机器,负责在细胞中运输物质,”Hancock说。

  细胞生产酶、蛋白和信号分子后,需要通过马达蛋白运输到细胞的其他区域。神经细胞的树突非常长,马达蛋白需要在微管上移动更长的距离。细胞中的微管处于不断形成和分解的动态平衡,研究人员希望了解,这些微管是如何在神经细胞的众多分支中找到正确的方向。

  研究人员发现,驱动蛋白不仅能够沿着微管运输分子,还可以使微管末端改变方向进入正确的树突分支。这一研究于一月二十三日发表在Cell旗下的Current Biology杂志上,文章的第一作者是Hancock实验室的Yalei Che。

  研究人员在显微镜下对微管的生长进行了观察,他们将驱动蛋白与EB1结合,而EB1蛋白能与生长中的微管末端结合。

  “我们曾以为这一模型可能不起作用,因为EB1与微管末端的结合很松散,”Rolls说。“我们不确定它是否能够牢固地控制动态的微管,但它的确做到了这一点。”

  研究显示,EB1的能力来自于一种群体效应,虽然单个分子与微管的结合很松散,但微管末端被数以百计的EB1分子围绕,EB1正是在此基础上为马达蛋白引导方向的。随后,驱动蛋白马达沿着平稳的微管移动进入神经细胞的正确分支。

  文章指出,EB1和驱动蛋白的组合足以让微管弯曲,使其转移到正确的方向。此外,其他类型的驱动蛋白也拥有这种活性,说明上述机制是微管在细胞中正确定向的通用机制。