微管蛋白(tubulins)是微管的基本結構,它們聚集在一起形成原纖維(protofilaments),幾股原纖維在一起形成一個大的微管蛋白片層。研究人員觀察酵母中這些微管蛋白片層組裝為微管的方式,發(fā)現(xiàn)一種關鍵蛋白——Mal3p。電鏡實驗發(fā)現(xiàn)Mal3p與微管seam相結合,將微管蛋白片層的兩邊連接起來形成一個管道。Mal3p蛋白沿seam排列成為一條直線,“焊接"微管,在微管薄弱位點穩(wěn)定微管?!斑@是發(fā)現(xiàn)一種與微管seam特異結合的蛋白,"EMBL研究小組前任帶頭人Andreas Hoenger說,“ seam的功能現(xiàn)在仍然未知,其一度被認為是微管網架(microtubule lattice)臨時的、不相關的部分。我們的實驗證明它是調節(jié)微管穩(wěn)定性的中心位點。"
沒有Mal3p,微管會變得不穩(wěn)定,容易解開,Mal3p是微管行為的關鍵調節(jié)者。細胞可以通過控制Mal3p的有無,快速改變微管的收縮狀態(tài),這對于快速的靈活的細胞運輸非常重要。Mal3p沿微管seam的定位非常關鍵,因為在微管seam,Mal3p可以在不妨礙沿微絲的動力蛋白運輸的情況下提供穩(wěn)定性。除了穩(wěn)定功能,Mal3p在運輸過程中還發(fā)揮更積極的作用。
細胞是一座“繁華鬧市",高峰期時,載體會攜帶分子沿微管(microtubules)構成的動力系統(tǒng)傳輸。微管不斷地伸縮,快速適應載體的要求進行組裝,但是在傳輸過程中,微管需要保持穩(wěn)定狀態(tài)。來自歐洲分子生物學實驗室的研究人員發(fā)現(xiàn)一個可以通過與微管薄弱區(qū)域——lattice seam結合而穩(wěn)定微管的蛋白,并且此蛋白沿著seam形成一個特殊的表面,為運輸提供了一種候選軌道。研究結果刊登于本周《Cell》雜志。
EMBL研究小組領導人 Damian Brunner說:“動力蛋白通過與微管蛋白直接接觸,沿微管移動。沿它們運動的載體如同高速公路上的貨車。沿seam的一連串Mal3p提供了微絲上的另一條候選軌道,沿這條軌道,特異的動力蛋白可以運動,如同與高速公路并行的鐵路。這種雙系統(tǒng)使運輸更加多樣化,更加有效。"
在酵母研究中得到的關于細胞運輸和微管穩(wěn)定性的新發(fā)現(xiàn),有助于揭示其在人類中的相似過程。Mal3p在進化過程中相當保守,人類結腸癌或神經退行性疾病等都與Mal3p有關。