破解微管蛋白密码

微管蛋白是一种在细胞的结构和功能中起着至关重要作用的蛋白质。它是微管的主要成分，微管是长的中空纤维，提供结构支撑，帮助细胞分裂，赋予细胞形状，并充当细胞内分子货物移动的轨道。

微管蛋白有两种类型：α-微管蛋白和β-微管蛋白。它们一起形成二聚体(两部分)结构单元，自发组装成微管，并经历进一步连续的组装和拆卸循环。

微管蛋白代码

为了微调微管，二聚体经历各种翻译后修饰 (PTM)，这些修饰是在合成后发生的化学修饰，可以影响其结构、活性以及与其他分子的相互作用。

两个重要的 PTM 发生在 α-微管蛋白的非结构化尾部：多谷氨酰化(添加谷氨酸氨基酸链)和去酪氨酸化(去除最后的酪氨酸氨基酸)。这些 PTM 等一起存在于稳定的微管中，例如神经元中。

PTM 的组合形成了科学家所说的“微管蛋白代码”，它与微管的特定功能相关。微管蛋白 PTM 对于微管的正常功能至关重要。

PTM 失调与多种疾病有关，包括癌症、神经退行性疾病和发育障碍。因此，了解微管蛋白 PTM 的重要性对于增进我们对这些疾病的了解和开发潜在的疗法至关重要。问题在于，控制此类 PTM 模式的机制尚未得到很好的理解，主要是因为我们没有工具来剖析微管蛋白 PTM 的功能和调节。

“设计师”微管蛋白帮助破解微管蛋白密码

洛桑联邦理工学院和日内瓦大学 (UNIGE) 的科学家现已开发出一种化学方法来设计具有翻译后修饰 (PTM) 精确组合的全功能微管蛋白。该研究由 Beat Fierz 教授(EPFL)和助理教授 Charlotte Aumeier(UNIGE)领导，与 Pierre Gönczy(EPFL)和 Carsten Janke(居里研究所)实验室合作，深入了解特定 PTM 如何调节功能细胞中的微管蛋白。

该方法使用化学酶蛋白剪接将经过不同程度的聚谷氨酸修饰的合成α微管蛋白尾部连接到人微管蛋白分子上。使用这些“设计微管蛋白”，研究人员首次能够组装均质修饰的微管。

研究人员还发现，α-微管蛋白的多谷氨酰化通过增强蛋白质复合物血管抑制素/SVBP(负责这种修饰的关键酶)的活性来促进其去酪氨酸化。研究小组通过改变活细胞中聚谷氨酸的水平并观察对酪氨酸去除的影响证实了他们的发现。

该研究提出了一种设计具有特定 PTM 的微管蛋白的新方法，并揭示了控制微管蛋白功能的两个关键调节系统：聚谷氨酰化和去酪氨酸化之间的新相互作用。

生产具有明确 PTM 的微管蛋白的新方法可以增进我们对其分子功能的理解，并深入了解这些 PTM 的失调如何导致疾病。

基于这项工作，Fierz 和 Aumeier 的实验室以及弗里堡大学的 Jens Stein 和维也纳 ISTA 的 Michael Sixt 实验室获得了瑞士国家科学基金会的 Sinergia 资助，用于研究微管蛋白 PTM 如何控制迁移免疫细胞的细胞骨架。