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通路描述:

细胞极性建立、极化的细胞迁移、胞内囊泡运输以及有丝分裂中染色体分离都需要微管。微管 (MTs) 是 α/β-微管蛋白异二聚体的非平衡聚合物,其中组装后即在 β-微管蛋白处发生 GTP 水解。绝大多数微管从组织中心成核。最普遍的微管行为就是动态不稳定性,这个过程表现为正端缓慢生长,伴随快速的解聚作用(“灾难”)并随之复苏。虽然微管的负端表现出动态不稳定性,尽管速率低于正端,负端通常有限制并固定在 MT 组织中心,因此通常不会参与微管动力过程。

在动态不稳定和稳定的微管间维持平衡,大部分通过结合微管蛋白二聚体或组装好的微管的蛋白进行调节。与微管蛋白二聚体结合的蛋白包括 Stathmin,这种蛋白可装配微管蛋白并通过增加“灾难”频率增强 MT 动力,以及塌陷反应介导蛋白 (CRMP2),它可通过促进微管蛋白二聚体添加到微管正端来增加 MT 的生长速率。其他与装配好的 MTs 相关蛋白包括束缚 MT 的蛋白(如 MAP1c)、稳定 MT 的蛋白(如 tau),以及维持 MT 动态状态的蛋白 (MAP1b)。调控 MT 动力学的主要信号转导通路包括 GSK-3β,它是一种激酶,通常在基底生长状态下激活,但对增强 MT 生长和动力学的信号做出局部失活的反应。

除上述因素之外,许多 MT 动力蛋白,甚至是非动力蛋白,都有助于 MT 的动力学。例如非洲爪蟾蜍微管相关蛋白 215 (XMAP215),可通过结合到微管蛋白二聚体帮助其并入生长正端,从而促进 MT 的装配。XMAP215 也可能与某些 MT 正端结合蛋白 (+TIPS) 竞争,其中末端结合蛋白 EB1 似乎是主要组织导体。腺瘤样结肠息肉 (APC) 蛋白和正端结合蛋白之间的复合体通过延长 MT 的延展期稳定 MT。来自驱动蛋白-13 家族的几种无动力驱动蛋白促进了 MT 的不稳定性。有丝分裂着丝粒相关驱动蛋白 MCAK 是研究最多的驱动蛋白-13 家族的蛋白之一,在体外与 MT 正端和负端均可结合。MCAK 与 MT 端结合被认为可通过减弱原纤维之间的侧方相互作用加速至“灾难”的转型。

微管蛋白经历多种翻译后修饰过程,如乙酰化、谷氨酸残基修饰、糖基化修饰,已证实这些修饰过程可改变其与某些 MT 动力蛋白的联合,以及与那些可影响 MT 稳定性和动力学的蛋白的结合。

主要文献:

感谢来自美国科罗拉多州柯林斯堡科罗拉多州立大学的 James Bamburg 教授审阅了此图。

创建于 2008 年 9 月

修订于 2012 年 9 月

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