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      保持細(xì)胞穩(wěn)定仔細(xì)觀察微管
      
			
      
				2019-03-19 09:50:49
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      微管有助于調(diào)節(jié)細(xì)胞結(jié)構(gòu)。一組日本研究人員使用低溫電子顯微鏡來闡明某種蛋白質(zhì)如何保持微管穩(wěn)定并調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)基于微管的運(yùn)輸。新的見解可以幫助開發(fā)癡呆癥和心力衰竭等疾病的醫(yī)學(xué)治療。這些發(fā)現(xiàn)于10月1日發(fā)表在“細(xì)胞生物學(xué)雜志”的網(wǎng)絡(luò)版上。
      

      保持細(xì)胞穩(wěn)定仔細(xì)觀察微管
      

      研究小組由Ryo Nitta教授和項目教授Tsuyoshi Imasaki(神戶大學(xué)醫(yī)學(xué)研究院)與團(tuán)隊領(lǐng)導(dǎo)Mikako Shirouzu和研究員Hideki Shigematsu(RIKEN)以及副教授Kiyotaka Tokuraku(Muroran Institute of Technology)合作領(lǐng)導(dǎo)。
      

      細(xì)胞呈現(xiàn)特殊形狀，以充當(dāng)器官和組織的一部分。例如，神經(jīng)細(xì)胞通過在細(xì)胞投射之間建立通信網(wǎng)絡(luò)來保持大腦和身體的緊密聯(lián)系。心臟細(xì)胞形成有效肌肉收縮的圓柱線。為了創(chuàng)造這些形狀，復(fù)雜蛋白質(zhì)的框架構(gòu)成細(xì)胞骨架。其中最廣泛的被稱為微管，它們的位置受微管相關(guān)蛋白的調(diào)節(jié)。
      

      Tau和MAP4(都是Tau家族的一部分)是“經(jīng)典的”微管相關(guān)蛋白。Tau存在于神經(jīng)細(xì)胞中，而MAP4在包括心臟和骨骼肌在內(nèi)的身體組織中廣泛表達(dá)。這些經(jīng)典微管相關(guān)蛋白的過度表達(dá)與阿爾茨海默病和心力衰竭有關(guān)。它可以阻止運(yùn)動蛋白驅(qū)動蛋白的運(yùn)動，運(yùn)動蛋白驅(qū)動蛋白使用微管作為“軌道”來運(yùn)輸細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)。
      

      研究小組在實驗室條件下重建了微管，MAP4和運(yùn)動蛋白驅(qū)動蛋白的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，并使用低溫電子顯微鏡觀察了詳細(xì)的三維結(jié)構(gòu)(圖1)。他們的分析顯示MAP4附著在微管的長軸上并穩(wěn)定它們。MAP4和微管之間的鍵位于兩種類型的位點(diǎn)，即強(qiáng)弱相互作用的位點(diǎn)。在弱位點(diǎn)，驅(qū)動蛋白與MAP4競爭與微管結(jié)合(參見圖2)。如果有足夠的驅(qū)動蛋白，它可以在弱位點(diǎn)置換MAP4并與微管結(jié)合。
      

      這導(dǎo)致MAP4(在強(qiáng)錨定位點(diǎn))和驅(qū)動蛋白(在弱位點(diǎn))同時與微管結(jié)合。研究小組發(fā)現(xiàn)，除了直接與微管結(jié)合外，MAP4還會折疊并積聚在微管上方。該區(qū)域中的MAP4與驅(qū)動蛋白相互作用并保護(hù)驅(qū)動蛋白，阻止驅(qū)動蛋白在微管上方的運(yùn)動。這顯示了MAP4如何穩(wěn)定微管，以及它如何阻斷驅(qū)動蛋白的運(yùn)輸功能。
      

      該研究提供了重要信息，可能潛在地導(dǎo)致MAP4過表達(dá)引起的心臟肥大和心力衰竭的新治療策略。具有與MAP4非常相似的氨基酸序列的Tau也可能具有相同的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，這項研究還將闡明神經(jīng)退行性疾病，如癡呆癥。
      

      Nitta教授評論說：“通過揭示細(xì)胞中MAP4和微管復(fù)合物的微形態(tài)，我們希望這項研究能夠提供細(xì)胞水平的見解，幫助我們對抗由心力衰竭和癡呆等細(xì)胞變化引起的疾病。”
      
			

			
        
      
			
      
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