微管形成和保护的背后

细胞生命取决于称为微管的空心电缆网络，根据当下的需要动态延长和缩短。例如，在细胞分裂过程中，这些电缆锁定在染色体上并缩回 - 将染色体拉到细胞的两端，以确保每个子细胞获得公平份额的遗传信息。除了调节微管的动力学外，细胞还调节微管形成的精确时间和位置。几乎没有出错的余地。

现在，一项新的研究揭示了人类微管的形成如何驱动细胞分裂。这篇发表在《细胞生物学杂志》上的论文描述了γ-微管蛋白环复合物(γ-TuRC)的内部运作，该复合物是负责成核和稳定微管的蛋白质组装体。这些发现阐明了γ-TuRC的机制，并可能为研究γ-TuRC突变和相关疾病的研究人员提供信息。

“我们能够表征γ-TuRC的封顶活性，并探索其在细胞分裂中的作用，”洛克菲勒大学Tarun Kapoor实验室的研究生研究员Adi Berman说。“我们对这种复合体的作用和作用了解得越多，我们就越能找到关于γ-TuRC与人类疾病关系的答案。

一粒种子和一顶帽子

微管的生命周期通常始于由α和β微管蛋白组成的蛋白质二聚体相互作用形成长管状聚合物。但这个过程需要时间，细胞不能总是腾出时间。当细胞需要在几秒钟内构建微管时，它们依赖于称为γ-TuRC的微管成核复合物。在人类细胞中，γ-TuRCs锚定在微管组织中心，如中心体，微管蛋白二聚体可以组装到γ-TuRC上并迅速聚合成微管。

然而，这并不是γ-TuRC在微管形成中的唯一作用。研究表明，γ-TuRC还可以作为微管的帽，防止微管蛋白二聚体的突然添加或丢失，并确保起作用的微管定位在细胞的正确部位。

“封盖是γ-TuRC的另一个关键功能，”Berman解释说。“它稳定微管，保护其免受解聚，它还允许微管锚定在特定部位，从而确保微管正确定位。

Kapoor，Berman及其同事希望单独研究γ-TuRC的封盖活性，因此他们与Brian Chait的实验室合作，制造和表征了γ-TuRC的残缺形式。该突变体无法对微管进行成核，但这种突变如何影响γ-TuRC的加帽活性仍有待确定。

隔离的帽子

为了确定γ-TuRC是否会发挥其加帽潜力，或者它的成核功能是否与其加帽功能密切相关，以至于如果一个离线，另一个会跟随 - 他们进行了一系列实验并使用各种成像技术来可视化突变γ-TuRC与体外和人类细胞中的微管相互作用。

他们的结果表明，突变的γ-TuRC仍然可以封盖微管 - 首次证明γ-TuRC在封盖微管中的作用独立于其在成核中的作用。研究小组还表明，突变体γ-TuRC在有丝分裂期间中心体外的微管形成中起重要作用，这表明封顶本身有助于微管的形成。

这些发现可能对研究与γ-微管蛋白不规则相关的发育性疾病(如小头畸形)和包括髓母细胞瘤、骨髓瘤、非小细胞癌、乳腺癌、胶质瘤和胶质母细胞瘤在内的癌症的研究人员具有长期意义。这项工作也可能填补那些长期以来对γ-TuRC不完全理解的科学家的空白。

例如，伯曼说，这些发现是第一个表明细胞可以在两种状态之间进行调节的发现之一，选择γ-TuRC是否应该以上下文依赖的方式成核或封盖微管。

“这项工作结合了生物化学，结构生物学和细胞生物学，揭示了基本机制，”Kapoor说。“从长远来看，这可能有助于我们更好地了解与这种复合体相关的疾病的出现。