就像杆子支撑着帐篷一样，微管——由微管蛋白制成的中空圆柱形结构——支撑着真核细胞。但是微管提供的不仅仅是机械强度;它们帮助细胞为细胞分裂和迁移做好准备，并充当运动蛋白在细胞内运输物质的铁轨。
细胞内微管的形成类似于儿童组装乐高火车轨道的方式。微管蛋白——乐高积木——不断组装和分解，使微管——火车轨道——在称为聚合和解聚的过程中变长或变短。
这些过程受微管相关蛋白(如CAMSAP3)的调节，它可以稳定微管。东京大学的HanjinLiu和TomohiroShima的一项新研究阐明了CAMSAP3如何稳定微管。这些发现进一步加深了我们对涉及微管的各种细胞过程的理解。
“保持细胞中微管的适当长度和分布对于生存至关重要。因此，微管结合蛋白控制微管动力学，”Shima说。“CAMSAP3是最近发现的一种微管结合蛋白。它特异性结合每个微管的两个尖端之一，并稳定尖端以防止其解聚。”
它到底是如何稳定微管尖端的?为了回答这个问题，研究人员考虑了CAMSAP和微管的结构。与坚硬的乐高积木不同，微管中的微管蛋白在对齐时表现出灵活性。已知一些稳定的微管具有扩张结构，其中微管蛋白之间的距离大于正常微管的距离。
在CAMSAP3中，一个称为D2的区域有助于微管稳定。研究人员进行了一系列实验，以证明D2区域优先附着在扩张的微管上。添加过量的D2可扩展微管结构并使微管解聚减慢18倍。瞧!CAMSAP3蛋白如何稳定微管的可能机制：D2诱导的微管结构扩张抑制解聚。
“CAMSAP3通过其微管稳定能力在各种细胞现象中发挥作用，例如细胞间结合以及神经元和癌细胞的发育，”Shima说。“鉴于微管的多功能性，我们的研究结果为理解如何通过调整微管动力学来控制各种细胞现象提供了一个关键概念。”
“此外，异常的CAMSAP3会导致肾脏疾病和恶性癌症等疾病，”Shima解释说。“虽然这项研究只是在分子水平上检查了蛋白质的活性，但它可能有助于将来更好地了解疾病及其治疗方法。”
CAMSAP3分子首先通过蛋白质中的“末端检测器”区域募集到微管末端，然后D2扩展微管。扩展的微管区域促进了CAMSAP3的进一步结合，因为D2可以检测并附着到扩展的微管上。正反馈回路导致CAMSAP3在微管末端周围积累。图片来源：Liu和Shima等人，2023年
研究人员还希望揭示D2如何在原子水平上区分膨胀微管和紧凑微管，这可能使他们能够设计出一种具有更强区分能力的蛋白质。这种工程蛋白可以用作抗癌药物来稳定微管并停止细胞分裂。