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        保持細胞穩(wěn)定仔細觀察微管
        
			
        
				2019-03-19 09:50:49
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        微管有助于調(diào)節(jié)細胞結(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)細胞內(nèi)基于微管的運輸。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)學治療。這些發(fā)現(xiàn)于10月1日發(fā)表在“細胞生物學雜志”的網(wǎng)絡(luò)版上。
        

        保持細胞穩(wěn)定仔細觀察微管
        

        研究小組由Ryo Nitta教授和項目教授Tsuyoshi Imasaki(神戶大學醫(yī)學研究院)與團隊領(lǐng)導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。
        

        細胞呈現(xiàn)特殊形狀，以充當器官和組織的一部分。例如，神經(jīng)細胞通過在細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。心臟細胞形成有效肌肉收縮的圓柱線。為了創(chuàng)造這些形狀，復雜蛋白質(zhì)的框架構(gòu)成細胞骨架。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。這些經(jīng)典微管相關(guān)蛋白的過度表達與阿爾茨海默病和心力衰竭有關(guān)。它可以阻止運動蛋白驅(qū)動蛋白的運動，運動蛋白驅(qū)動蛋白使用微管作為“軌道”來運輸細胞內(nèi)的物質(zhì)。
        

        研究小組在實驗室條件下重建了微管，MAP4和運動蛋白驅(qū)動蛋白的復雜結(jié)構(gòu)，并使用低溫電子顯微鏡觀察了詳細的三維結(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，即強弱相互作用的位點。在弱位點，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，它可以在弱位點置換MAP4并與微管結(jié)合。
        

        這導致MAP4(在強錨定位點)和驅(qū)動蛋白(在弱位點)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驅(qū)動蛋白，阻止驅(qū)動蛋白在微管上方的運動。這顯示了MAP4如何穩(wěn)定微管，以及它如何阻斷驅(qū)動蛋白的運輸功能。
        

        該研究提供了重要信息，可能潛在地導致MAP4過表達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：“通過揭示細胞中MAP4和微管復合物的微形態(tài)，我們希望這項研究能夠提供細胞水平的見解，幫助我們對抗由心力衰竭和癡呆等細胞變化引起的疾病。”
        
			

			
          
        
			
        
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