封面图片:生长中的微管,突出的末端显示活跃着的XMAP215。
(图片来源:Gary Brouhard)
微管(microtubule)是一种细长的丝状结构,很多细胞结构例如细胞骨架、纺锤丝、基因丝等构成都需要微管。这些结构并非静态,当细胞发生运动、改变形状等时,它们会分解然后再建。微管的生长速度很快,这种高速生长对于细胞分裂和分化过程中细胞骨架重组至关重要。而细胞中微管生长速度受到Dis1/XMAP215蛋白族调控,其中的XMAP215蛋白可以促进微管生长。
在1月11日出版的《细胞》(Cell)封面文章上,来自德国、美国和日本的一组科学家提出了一种单分子技术,这种技术能直接观察XMAP215-GFP与微管的动态相互作用,从而帮助研究人员寻找XMAP215如何实现微管加速生长。
研究中,科学家使用了一种荧光显微方法观察微管生长,为了消除背景中杂散荧光的影响,小组利用全内反射荧光显微技术(TIRF),从而使激发光被限制在盖玻片附近很小的区域内。
研究结果表明,XMAP215可以与微管蛋白结合成1:1的复合物,XMAP215存在于微管的正极(plus end),从而促进微管不断生长。此外,实验还表明,XMAP215可以与微管的正极生长端(growing plus end)和正极收缩端(shrinking plus end)同时结合,并随着生长端而发生移动。除了促进微管的生长外,在某些情况下XMAP215也能导致逆反应——微管收缩的发生。
以上结果表明,XMAP215是一种直接催化微管生长的聚合酶,它促进微管蛋白聚合物结合到微管正极生长端。同时,这种全新观点也提供了利用其它细胞因子实现XMAP215调控的可能,例如,XTACC3蛋白可以激发XMAP215。此外,磷酸化过程也能改变XMAP215的诸多活性,并可能对XMAP215的结合微管蛋白的能力带来影响。而XMAP215与形成素(formins)、肌动蛋白聚合酶之间的相似性也充分说明,前向尖端追踪是激发细胞骨架聚合体生长的一种普遍机制。(科学网 何宏辉/编译)
(《细胞》(Cell),Vol 132, 79-88, 11 January 2008,Gary J. Brouhard, Anthony A. Hyman)
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