Самосборка микротрубочек и ее регуляция PDF Печать E-mail

В каждой живой клетке идет агрегация тубулина с формированием микротрубочек и разложение этих молекул. Вопрос о том, как контролируются механизмы сборки и разрушения микротрубочек имеет особую роль для изучения многих моментов жизнедеятельности клетки.
Самосборка in vitro
Изучение in vitro полимеризации тубулина, полученного из нервных клеток, явилось ценным источником сведений для изучения механизма создания микротрубочек in vivo и видов контроля над этим процессом.

В этой статье мы, прежде всего, проанализируем сборку микротрубочек in vitro и далее выясним, что может случиться в живой клетке.
Если нейротубулин расположить в растворе в виде димеров в присутствии связанных с ним белков, то в некоторых условиях без труда запускается реакция самосборки. Полимеризация идет в условиях умеренной ионной силы, при слабо кислом рН (около 6,6—6,7), в присутствии нуклеотидов (GTP) и ионов магния. Направление реакции зависит также от температуры: in vitro при нормальных значениях идет полимеризация тубулина с формированием микротрубочек, а понижение температуры до 0°С вызывает их резкую деполимеризацию.   Реакцию  полимеризации можно  регистрировать спектрофотометрически — по изменению светорассеяния — или же с помощью вискозиметра — по изменению вязкости раствора. Образование микротрубочек можно наблюдать также в электронный микроскоп. Ясно, что в такой простой системе in vitro легко можно порознь оценить эффект различных параметров, влияющих на реакцию полимеризации. В частности, было установлено, что полимеризации способствуют высокие концентрации сахарозы или глицерина, тогда как полианионы (РНК, алкалоиды типа колхицина) угнетают полимеризацию. С помощью упомянутых методов детально исследовали влияние различных ионов и GTP. Эти данные представляют особый интерес в связи с тем, что такие вещества можно рассматривать как возможные регуляторы полимеризации тубулина in vivo.

Высокие концентрации двухвалентных катионов угнетают самосборку микротрубочек. Особенно активным ингибитором является Са в концентрациях выше 1,0 мМ он угнетает полимеризацию на 50%. GTP необходим для полимеризации в концентрациях, по крайней мере эквимолярных количеству димеров тубулина. По-видимому, GTP гидролизуется при полимеризации тубулина: недавно была обнаружена АТРазная активность растущих концов микротрубочек. Однако GTP можно заменить его негидролизуемыми аналогами (например, 5-гуанозинметилендифосфонатом), при этом полимеризация тубулина все равно стимулируется. Это позволяет предполагать, что роль GTP заключается в том, чтобы поддерживать определенное конформационное состояние тубулина, благоприятное для его полимеризации. Расщепление концевой фосфатной связи GTP, вероятно, сдвигает равновесие реакции в сторону образования микротрубочек. Однако GTP не используется при этом в качестве источника энергии, поскольку, как показывают эксперименты с негидролизуемыми аналогами GTP, сборка микротрубочек не требует затраты энергии.

Приведенные выше данные получены на таких препаратах нейротубулина, которые содержали также сопутствующие белки (белки, связанные с микротрубочками).

Интересные статьи по биологии:

1) Мейоз

2) Индивидуальное развитие организмов