stringtranslate.com

Катастрофин

Катастрофин (Catastrophe-related protein) — термин, используемый для описания белков , связанных с разборкой микротрубочек . Катастрофины влияют на укорачивание микротрубочек, процесс, известный как катастрофа микротрубочек . [1]

Динамика микротрубочек

Микротрубочки представляют собой полимеры субъединиц тубулина , организованные в цилиндрические трубки. Субъединица состоит из альфа- и бета-тубулина. GTP необратимо связывается с альфа-тубулином. Бета-тубулин связывается с GTP и гидролизуется до GDP . Именно GDP, связанный с бета-тубулином, регулирует рост или разборку микротрубочки. [2] Однако этот GDP может быть вытеснен GTP. Бета-тубулин, связанный с GTP, описывается как имеющий GTP-колпачок, который обеспечивает стабильный рост. [3]

Микротрубочки существуют либо в стабильном, либо в нестабильном состоянии. Нестабильная форма микротрубочки часто встречается в клетках, которые претерпевают быстрые изменения, такие как митоз. [1] Нестабильная форма существует в состоянии динамической нестабильности, где нити растут и сжимаются, по-видимому, случайным образом. Механистическое понимание того, что заставляет микротрубочки сжиматься, все еще разрабатывается. [4]

Модель катастрофы

Одна из моделей предполагает, что потеря GTP-колпачка приводит к сокращению GDP-содержащих протофиламентов. Согласно этой модели GTP-колпачка, катастрофа происходит случайным образом. Модель предполагает, что увеличение роста микротрубочек будет коррелировать с уменьшением частоты случайных катастроф или наоборот. Открытие белков, связанных с микротрубочками , которые изменяют скорость катастрофы, не влияя на скорость роста микротрубочек, бросает вызов этой модели стохастического роста и сокращения. [5]

Увеличивается

Было показано, что онкопротеин 18/ Статмин увеличивает частоту катастроф. [5] Онкопротеин 18 (Op18) — это цитозольный белок, который в изобилии встречается как в доброкачественных, так и в злокачественных опухолях: посредством сложного распределения по времени фосфорилирования эта биомолекула регулирует деполимеризацию микротрубочек. [6] Он имеет четыре участка фосфорилирования, характеризующихся остатками серина и связанных с циклинзависимыми протеинкиназами (CDK): Ser16, Ser25, Ser38 и Ser63. [7] [8] Существуют две различные модели, которые спорят относительно дестабилизации микротрубочек из-за Op18: ингибирование образования димера тубулина или катастрофические явления. [7]

Родственный кинезину белок XKCM1 стимулирует катастрофы в микротрубочках Xenopus . [1]

Связанный с кинезином белок 13 MCAK увеличивает частоту катастроф, не влияя на стимулирование роста микротрубочек. [9]

Уменьшается

Даблкортин (DCX) демонстрирует способность ингибировать катастрофу, не влияя на скорость роста микротрубочек [5]

Белок микротрубочек Xenopus 215 ( XMAP215 ) участвует в торможении катастрофы. [1]

Механизм

Некоторые катастрофины воздействуют на катастрофу, связываясь с концами микротрубочек и способствуя диссоциации димеров тубулина . [10]

Разрабатываются различные математические модели развития микротрубочек, учитывающие наблюдения in vitro и in vivo. [5] Между тем, существуют новые in vitro модели динамики полимеризации микротрубочек, в которых принимают участие катастрофины, и которые тестируются для имитации поведения микротрубочек in vivo. [11]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcd Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (январь 2002 г.). «Митоз». Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Нью-Йорк: Garland Science. ISBN 978-0-7167-3706-3.
  2. ^ Lodish H, Berk A, Zipursky SL, Matsudaira P, Baltimore D, Darnell J (январь 2000 г.). «Структуры микротрубочек». Молекулярная клеточная биология (4-е изд.). ISBN 978-0-7167-4366-8.
  3. ^ Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К., Уолтер П. (январь 2002 г.). «Самосборка и динамическая структура филаментов цитоскелета». Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Нью-Йорк: Garland Science. ISBN 978-0-7167-3706-3.
  4. ^ Lodish H, Berk A, Zipursky SL, Matsudaira P, Baltimore D, Darnell J (январь 2000 г.). «Динамика микротрубочек и ассоциированные белки». Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Нью-Йорк: Garland Science. ISBN 978-0-7167-3706-3.
  5. ^ abcd Bowne-Anderson H, Hibbel A, Howard J (декабрь 2015 г.). «Регуляция роста микротрубочек и катастрофы: объединение теории и эксперимента». Trends in Cell Biology . 25 (12): 769–779. doi :10.1016/j.tcb.2015.08.009. PMC 4783267. PMID  26616192 . 
  6. ^ Marklund U, Larsson N, Gradin HM, Brattsand G, Gullberg M (октябрь 1996 г.). «Онкопротеин 18 — чувствительный к фосфорилированию регулятор динамики микротрубочек». The EMBO Journal . 15 (19): 5290–5298. doi :10.1002/j.1460-2075.1996.tb00914.x. PMC 452273. PMID  8895574 . 
  7. ^ ab Brattsand G (август 2000 г.). «Корреляция экспрессии онкопротеина 18/статмина при раке груди у человека с установленными прогностическими факторами». British Journal of Cancer . 83 (3): 311–318. doi :10.1054/bjoc.2000.1264. PMC 2374559 . PMID  10917544. 
  8. ^ Larsson N, Marklund U, Gradin HM, Brattsand G, Gullberg M (сентябрь 1997 г.). «Контроль динамики микротрубочек онкопротеином 18: анализ регуляторной роли многосайтового фосфорилирования во время митоза». Molecular and Cellular Biology . 17 (9): 5530–5539. doi :10.1128/MCB.17.9.5530. PMC 232401 . PMID  9271428. 
  9. ^ Hunter AW, Caplow M, Coy DL, Hancock WO, Diez S, Wordeman L, Howard J (февраль 2003 г.). «Кинезин-связанный белок MCAK представляет собой деполимеразу микротрубочек, которая образует комплекс, гидролизующий АТФ, на концах микротрубочек». Molecular Cell . 11 (2): 445–457. doi :10.1016/S1097-2765(03)00049-2. PMC 6468321 . PMID  12620232. 
  10. ^ Helenius J, Brouhard G, Kalaidzidis Y, Diez S, Howard J (май 2006 г.). «Деполимеризующийся кинезин MCAK использует решеточную диффузию для быстрого нацеливания на концы микротрубочек». Nature . 441 (7089): 115–119. Bibcode :2006Natur.441..115H. CiteSeerX 10.1.1.392.1014 . doi :10.1038/nature04736. PMID  16672973. S2CID  4408328. 
  11. ^ Moriwaki T, Goshima G (ноябрь 2016 г.). «Пять факторов могут восстановить все три фазы динамики полимеризации микротрубочек». Журнал клеточной биологии . 215 (3): 357–368. doi :10.1083/jcb.201604118. PMC 5100292. PMID 27799364  .