微管蛋白(tubulin组成微管的蛋白质)
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更新时间:2023-05-19
微管蛋白
tubulin组成微管的蛋白质
基本信息
中文名 | 微管蛋白 |
外文名 | tubulin |
组成 | tubulin组成微管的蛋白质 |
类型 | α微管蛋白和β微管蛋白 |
分子量 | 55kDa |
简介
这两种亚基有35~40%的氨基酸序列同源,表明编码它们的基因可能是由同一原始祖先演变而来。另外,这两种微管蛋白与细菌中一种叫作FtsZ的GTPase(分子量为40kDa)同源,这种酶具有和微管蛋白相似的功能,能够聚合并且参与细胞分裂。α和β微管蛋白的亚基都是直径为4nm的球形分子,它们组成的异源二聚体的长度为8nm。α和β微管蛋白各有一个GTP结合位点,位于α亚基上的GTP结合位点,是不可逆的结合位点,结合上去的GTP不能被水解,也不能被GDP替换。位于β亚基上的GTP结合位点结合GTP后能够被水解成GDP,所以这个位点又称为可交换的位点(exchangeable site,E位点)。还有一种微管蛋白,即γ微管蛋白,不是微管的组成成分,但是参与微管的组装。长期以来,Tubulin一直被认为是真核生物特异性的。然而,最近,已显示几种原核蛋白与微管蛋白有关。
结构
功能
为了形成微管,α-和β-微管蛋白的二聚体与GTP结合并在GTP结合状态下组装到微管的(+)末端。β-微管蛋白亚基暴露在微管的正端,而α-微管蛋白亚基暴露在负端。在将二聚体掺入微管后,与β-微管蛋白亚基结合的GTP分子最终通过沿着微管原丝的二聚体间接触水解成GDP。微管蛋白二聚体的β-微管蛋白成员是否与GTP或GDP结合会影响微管中二聚体的稳定性。与GTP结合的二聚体倾向于组装成微管,而与GDP结合的二聚体倾向于分裂;因此,这种GTP循环对于微管的动态不稳定性是必不可少的。
当结合到微管中时,微管蛋白积累了许多翻译后修饰,其中许多是这些蛋白质所特有的。这些修改包括detyrosination,乙酰化,polyglutamylation,polyglycylation,磷酸化,泛素化,SUMO化,和棕榈酰化。对一些微管中的乙酰化进行了许多科学研究,特别是α-微管蛋白N-乙酰转移酶(ATAT1),它被证明在许多生物和分子功能中发挥重要作用,它与许多人类疾病相关,特别是神经系统疾病。
细菌
在Prosthecobacter属细菌中鉴定了α-和β-微管蛋白的同系物。它们被命名为BtubA和BtubB,以将它们鉴定为细菌微管蛋白。两者都表现出与α-和β-微管蛋白的同源性。虽然结构上与真核生物微管蛋白高度相似,但它们具有几个独特的特征,包括伴侣免疫折叠和弱二聚化。电子低温显微镜表明BtubA/B形式的微管体内,并表明这些微管包括只有五个原丝,而相比之下,真核微管,其通常含有13随后体外研究表明,BtubA/B形成四链“微型微管”。
类型
真核生物
微管蛋白超家族含有六个微管蛋白(α-,β-,γ-,δ-,ε-和ζ-微管蛋白)。
α-微管蛋白
人α-微管蛋白亚型包括:
TUBA1A
TUBA1B
TUBA1C
TUBA3C
TUBA3D
TUBA3E
TUBA4A
TUBA8
β-微管蛋白
β1-微管蛋白,有时称为VI类β-微管蛋白,在氨基酸序列水平上最不同。它仅在人类的巨核细胞和血小板中表达,并且似乎在血小板的形成中起重要作用。当VI类β-微管蛋白在哺乳动物细胞中表达时,它们会导致微管网络的破坏,微管碎片的形成,并最终导致巨核细胞和血小板中存在边缘带状结构。
Katanin是一种蛋白质复合物,可在β-微管蛋白亚基上切断微管,是神经元和高等植物中快速微管运输所必需的。
人β-微管蛋白亚型包括:
TUBB
TUBB1
TUBB2A
TUBB2B
TUBB2C
TUBB3
TUBB4
TUBB4Q
TUBB6
γ-微管蛋白
γ-微管蛋白,微管蛋白家族的另一成员,在微管的成核和极性取向中是重要的。它主要存在于中心体和纺锤极体中,因为它们是最丰富的微管成核区域。在这些细胞器中,在称为γ-微管蛋白环复合物(γ-TuRCs)的复合物中发现了几种γ-微管蛋白和其他蛋白质分子,其在化学上模拟微管的(+)末端,从而允许微管结合。γ-微管蛋白也被分离为二聚体并且作为γ-微管蛋白小复合物(γTuSC)的一部分,在二聚体和γTuRC之间的中间尺寸。γ-微管蛋白是微管成核的最佳理解机制,但某些研究表明,某些细胞可能能够适应其缺失,正如已经抑制其正确表达的突变和RNAi研究所表明的那样。
人γ-微管蛋白亚型包括:
TUBG1
TUBG2
γ-微管蛋白环复合物的成员:
TUBGCP2
TUBGCP3
TUBGCP4
TUBGCP5
TUBGCP6
δ和ε-微管蛋白
人δ-和ε-微管蛋白基因包括:
δ微管蛋白
TUBD1
ε微管蛋白
TUBE1
ζ-微管蛋白
原核生物
BtubA / B
FtsZ
几乎所有细菌和古细菌都使用FtsZ进行分裂。这是第一个鉴定出的原核细胞骨架蛋白。
TubZ
TubZ在苏云金芽孢杆菌中被鉴定为质粒维持必需的。
CetZ