验证肌动蛋白使细胞运动新机理
摘要：真核细胞需要肌动蛋白纤维网络来控制并维持其形态及内部构造，而形成这些网络的第一步是新肌动蛋白纤维的成核。多种细胞因子都具备形成新肌动蛋白纤维的能力，并且每种因子都能形成一种特定的网络。其中研究最多的是肌动蛋白相关蛋白2/3复合物（Arp2/3），Arp2/3通过在已经存在的纤维周围聚集新纤维来形成网络。为了产生......
真核细胞需要肌动蛋白纤维网络来控制并维持其形态及内部构造，而形成
些网络的第一步是新肌动蛋白纤维的成核。多种细胞因子都具备形成新肌动蛋白纤维的能力，并且每种因子都能形成
特定的网络。其中研究最多的是肌动蛋白相关蛋白2/3复合物（Arp2/3），Arp2/3通过在已经存在的纤维周围聚集新纤维来形成网络。为了产生运动力，并移动细胞膜，Arp2/3需要其它蛋白的协助，其中包括加帽蛋白（capping protein，CP）。
加帽蛋白是成核Arp2/3网络的重要组成成分，肌动蛋白网络能驱动运动发生。传统理论认为，快速的运动需要肌动蛋白纤维快速增长，因此，CP能通过在细胞中大部分的肌动蛋白纤维快速生长的钩端加帽，从而增加稳定状态肌动蛋白单体的浓度。而增加的单体浓度能导致剩余的少量未加帽肌动蛋白纤维
快速延长，从而形成更快速的运动。然而以上理论从未得到实验的验证。
为了验证以上假说，并更好了解Arp2/3复合体及CP之间的相互作用，来自美国的一组科学家进行了详细的研究，并在2008年5月30日出版的《细胞》（Cell）上发表了他们的实验结果。实验中，科学家利用纯化的组分再造了肌动蛋白运动。研究人员将外层镀有ActA（从单核细胞增多性李斯特氏菌 Listeria monocytogenes中得到的一种Arp2/3活化蛋白）的聚苯乙烯小球和五种纯化的因子混合，这五种因子包括：细胞质肌动蛋白、Arp2/3复合体、CP、丝切蛋白cofilin、以及单体结合蛋白profilin。Cofilin通过水解ATP分解肌动蛋白纤维，而profilin催化肌动蛋白单体间的核苷交换。
在实验中，科学家发现覆盖有ActA的小球首先球状聚集肌动蛋白外壳，2-5分钟后分解，研究小组通过变化浓度研究了Arp2/3与CP间的关系，并分析了它们对肌动蛋白网络的形态、运动以及生物化学组成的作用。最终，科学家得到两
重要结论：首先，CP作用是使肌动蛋白单体远离钩端，并趋向于Arp2/3复合体，因此，CP并非传统理论描述的那样，是通过增加纤维长度来促进运动。相反的，CP通过Arp2/3复合体使更多纤维成核来促进运动。其次，运动的速度与肌动蛋白网络的组装速度可能是无关的，运动速度很大程度上取决于CP和Arp2/3，但肌动蛋白组装速度却对这两者的变化不敏感。换言之，通过重构结构，枝状肌动蛋白网能在同样的组装动力学条件下支持不同的运动速度。（科学网 何宏辉/编译）
发布日期：2008-6-5
图文推荐
推荐信息 专家提示
