Microtubule instabilité dynamique

Original: http://web.physics.ucsb.edu/~deborah/res/res_1.htm

The Fygenson Group


Suggestions d’un pinceau de Bio-polymères
Département de physique, UC Santa Barbara
Les Microtubules abstraites sont creux et cristallines des agrégats de la tubuline protéine qui datent le dernier grand ancêtre commun entre l’homme et le microbe. Malgré leur caractère « primitive », ils présentent une dynamique sophistiquée, montage et démontage sur des durées longues dans des conditions chimiques sinon constantes. Beaucoup est connu au sujet des détails de ce comportement, mais une compréhension du mécanisme sous-jacent demeure insaisissable. Je suggère un mécanisme dans lequel une partie de la protéine « se déroule », création d’un pinceau de polymère asymétriquement distribuées dans le creux de la microtubule et décrivent un certain nombre d’expériences (dont certains sont en cours) qui permettra de tester cette hypothèse.
Un microtubule est

un agrégat creux, cylindrique de la tubuline protéine. La tubuline est un hétéro-dimères des chaînes polypeptidiques presque identique (tubuline a et b-tubuline) qui regroupent des tête-à-queue (abab) en protofilaments. Protofilaments agrégées en parallèle (aa, bb) pour former le mur de microtubules. Liaisons latérales sont légèrement inclinés et inclinées vers l’intérieur, alors que 13 protofilaments forment un tube dont l’axe est parallèle à l’axe du protofilament et dont réseau de surface est décrite par une hélice de 3-départ pour gauchers, avec une couture (où le tube fermé) le long de laquelle monomères d’un type d’interface latéralement avec des monomères de l’autre type. L’alignement de la conserve de protofilaments l’asymétrie du dimère, afin que les microtubules se termine sont différents, on expose la tubuline a pour solution (la moins fin) et l’autre, b-tubuline (la plus fin).
 Instabilité dynamique est

un phénomène surprenant, de non-équilibre exposées par des microtubules in vivo et in vitro. Microtubules individuels spontanément passer de longues périodes de croissance (assemblage) et le raccourcissement (dissolution) à leurs extrémités. Exigences chimiques pour une instabilité dynamique sont minimes. Un environnement aqueux, avec des concentrations plus ou moins égales, de Mg ++ et GTP (15 mM) et un pH légèrement acide (~ 6,8), qui s’est tenu à des températures allant de l’ambiante à physiologique (1537 ° C) est tout ce qui est nécessaire pour soutenir la dynamique des microtubules dans un large éventail de concentrations de la tubuline (550 µM).
Le comportement aux deux extrémités de la microtubule est qualitativement identique, mais diffèrent des paramètres dynamiques quantitatifs. Les paramètres dynamiques incluent : taux de croissance (V +), taux de raccourcissement (V-), fréquence de catastrophe (raccourcissement de croissance Æ) (ƒ +-) et la fréquence de secours (raccourcissement croissance Æ) (ƒ-+).
Comment peut-on la stabilité d’un donjon de microtubules changer dans des conditions chimiques sinon constantes ?
La clé est
GTP (guanosine triphosphate). tubuline a et b-chaque lier une molécule de GTP, mais a lié aux GTP est enterrée à l’interface entre les monomères tout en GTP lié aux b est exposée au pôle opposé. Dans le dimère, GTP a lié est effectivement séquestré tandis que GTP lié aux b peut échanger avec GTP dans la solution.
Comme agrégat en protofilaments dimères, GTP lié aux b devient dimères enfouis et est immédiatement hydrolysé. (GTP a lié n’est jamais hydrolysé). La réaction d’hydrolyse libère environ 10 kBT d’énergie libre (et un ion phosphate), dont une partie est stockée dans les microtubules. Cette énergie est essentielle pour une instabilité dynamique. Lorsque le GTP est remplacé par une molécule analogue qui n’est pas hydrolysée (p. ex., GMPCPP), les microtubules assembler, mais ne présentent pas une instabilité dynamique.
La Question est
Comment est l’énergie libre d’hydrolyse de GTP stocké dans les microtubules ? Ce qui déclenche sa libération soudaine, causant le microtubule rapidement et largement démonter ? Pourquoi un microtubule démontage parfois arrêter et soudain entrer dans une nouvelle phase de croissance soutenue ? En somme, quel est le mécanisme derrière une instabilité dynamique ?

 

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