Самозбірка мікротрубочок і її регуляція

У кожній живій клітині йде агрегація тубуліну з формуванням микротрубочек і розкладання цих молекул. Питання про те, як контролюються механізми складання та руйнування мікротрубочок має особливу роль для вивчення багатьох моментів життєдіяльності клітини.
Самосборка in vitro
Вивчення in vitro полімеризації тубуліну, отриманого з нервових клітин, стало цінним джерелом відомостей для вивчення механізму створення микротрубочек in vivo і видів контролю над цим процесом.

У цій статті ми, перш за все, проаналізуємо складання мікротрубочок in vitro і далі з’ясуємо, що може трапитися в живій клітині.
Якщо нейротубулін розташувати в розчині у вигляді димерів в присутності пов’язаних з ним білків, то в деяких умовах без праці запускається реакція самозборки. Полімеризація йде в умовах помірної іонної сили, при слабо кислому рН (близько 6,6-6,7), в присутності нуклеотидів (GTP) і іонів магнію. Напрямок реакції залежить також від температури: in vitro при нормальних значеннях йде полімеризація тубуліну з формуванням микротрубочек, а зниження температури до 0 ° С викликає їх різкий деполимеризацию. Реакцію полімеризації можна реєструвати спектрофотометрически – зі зміни светорассеяния – або ж за допомогою віскозиметра – по зміні в’язкості розчину. Освіта микротрубочек можна спостерігати також в електронний мікроскоп. Ясно, що в такій простій системі in vitro легко можна порізно оцінити ефект різних параметрів, що впливають на реакцію полімеризації. Зокрема, було встановлено, що полімеризації сприяють високі концентрації сахарози або гліцерину, тоді як поліаніонну (РНК, алкалоїди типу колхіцину) пригнічують полімеризацію. За допомогою згаданих методів детально досліджували вплив різних іонів і GTP. Ці дані становлять особливий інтерес у зв’язку з тим, що такі речовини можна розглядати як можливі регулятори полімеризації тубуліну in vivo.

Високі концентрації двовалентних катіонів пригнічують самосборку микротрубочек. Особливо активним інгібітором є Са в концентраціях вище 1,0 мМ він пригнічує полімеризацію на 50%. GTP необхідний для полімеризації в концентраціях, принаймні еквімолярних кількості димарів тубуліну. Мабуть, GTP гідролізується при полімеризації тубуліну: недавно була виявлена АТРазная активність зростаючих решт мікротрубочок. Однак GTP можна замінити його негідролізуемого аналогами (наприклад, 5-гуанозінметілендіфосфонатом), при цьому полімеризація тубуліна все одно стимулюється. Це дозволяє припускати, що роль GTP полягає в тому, щоб підтримувати певний конформационное стан тубуліну, сприятливе для його полімеризації. Розщеплення кінцевий фосфатного зв’язку GTP, ймовірно, зрушує рівновагу реакції в бік утворення мікротрубочок. Однак GTP не використовується при цьому в якості джерела енергії, оскільки, як показують експерименти з негідролізуемого аналогами GTP, збірка мікротрубочок не вимагає витрати енергії.

Наведені вище дані отримані на таких препаратах нейротубуліна, які містили також супутні білки (білки, пов’язані з мікротрубочками).

Посилання на основну публікацію