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α-微管蛋白的翻译后乙酰化限制了天然微管中的原纤维数量。

Posttranslational acetylation of α-tubulin constrains protofilament number in native microtubules.

机构信息

Department of Molecular and Cellular Physiology, Stanford University, Stanford, CA 94305, USA.

出版信息

Curr Biol. 2012 Jun 19;22(12):1066-74. doi: 10.1016/j.cub.2012.05.012. Epub 2012 May 31.

DOI:10.1016/j.cub.2012.05.012
PMID:22658592
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3670109/
Abstract

BACKGROUND

Microtubules are built from linear polymers of α-β tubulin dimers (protofilaments) that form a tubular quinary structure. Microtubules assembled from purified tubulin in vitro contain between 10 and 16 protofilaments; however, such structural polymorphisms are not found in cells. This discrepancy implies that factors other than tubulin constrain microtubule protofilament number, but the nature of these constraints is unknown.

RESULTS

Here, we show that acetylation of MEC-12 α-tubulin constrains protofilament number in C. elegans touch receptor neurons (TRNs). Whereas the sensory dendrite of wild-type TRNs is packed with a cross-linked bundle of long, 15-protofilament microtubules, mec-17;atat-2 mutants lacking α-tubulin acetyltransferase activity have short microtubules, rampant lattice defects, and variable protofilament number both between and within microtubules. All-atom molecular dynamics simulations suggest a model in which acetylation of lysine 40 promotes the formation of interprotofilament salt bridges, stabilizing lateral interactions between protofilaments and constraining quinary structure to produce stable, structurally uniform microtubules in vivo.

CONCLUSIONS

Acetylation of α-tubulin is an essential constraint on protofilament number in vivo. We propose a structural model in which this posttranslational modification promotes the formation of lateral salt bridges that fine-tune the association between adjacent protofilaments and enable the formation of uniform microtubule populations in vivo.

摘要

背景

微管由α-β 微管二聚体(原丝)的线性聚合物构成,形成管状五重结构。体外从纯化的微管蛋白组装的微管含有 10 到 16 个原丝;然而,细胞中没有发现这种结构多态性。这种差异意味着除了微管蛋白之外,还有其他因素限制微管原丝的数量,但这些限制的性质尚不清楚。

结果

在这里,我们表明,MEC-12α-微管蛋白的乙酰化限制了秀丽隐杆线虫触觉感受器神经元(TRN)中原丝的数量。野生型 TRN 的感觉树突被交联的长 15 原丝微管束包裹,而缺乏α-微管蛋白乙酰转移酶活性的 mec-17;atat-2 突变体具有短微管、猖獗的晶格缺陷,以及微管之间和微管内原丝数量的可变性。全原子分子动力学模拟表明了一个模型,其中赖氨酸 40 的乙酰化促进了原丝之间盐桥的形成,稳定了原丝之间的侧向相互作用,并限制了五重结构,从而在体内产生稳定、结构均匀的微管。

结论

α-微管蛋白的乙酰化是体内原丝数量的一个重要限制。我们提出了一个结构模型,其中这种翻译后修饰促进了侧向盐桥的形成,微调了相邻原丝之间的结合,并使体内均匀的微管群体的形成成为可能。

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