Cell解密调控细胞功能的另类密码

　　

生物通报道  在高速公路上开车，你会遇到不断变换的指示牌——限速、出口、食物及加油提示牌。看到这些路边标志牌，或许会让你减慢车速，改变车道或是开始思考午餐吃什么。称作为微管的细胞结构也以相似的方式被标记上可以影响细胞功能的各种化学标记物，这些标记物模式组成了“微管密码”。

根据发表在《细胞》（Cell）杂志上的一篇新文章，美国国立卫生研究院下属国家神经疾病和中风研究所(NINDS)的科学家们，发现了这一密码其中的一个主要撰写者——微管酪氨酸连接酶-7(TTLL7)背后的机制。

论文的资深作者、NINDS科学家Antonina Roll-Mecak博士说：“认识这一特异分子的结构特点，为了解细胞如何在微管上设置这些精细的化学标记物模式开启了大门。解密这一微管密码可以告诉我们一些标记物影响正常细胞功能的机制，以及当它们受损时发生了什么——从而导致了一些神经退行性疾病（延伸阅读：“微管”连着神经疾病 ）。”

TTLL7是一种负责在微管上添加谷氨酸标签的蛋白。利用一些先进的成像和生物化学技术，Roll-Mecak博士和加州拉贺亚市Scripps研究所的同事们一起，揭示出了TTLL7结合微管的三维结构。TTLL家族包括有9个蛋白，TTLL7在大脑中最为丰富，是微管密码的主要撰写者。这些研究结果提供了TTLL家族成员的第一个原子结构。

研究结果阐明了TTLL7与微管之间的互作，以及TTLL家族成员是如何采用一些共同的策略来利用谷氨酸标签标记微管的。Roll-Mecak博士和她的研究小组看到了，TTLL7通过抓住微管的尾巴将自身定位在了微管上。

Roll-Mecak博士说：“这是一个非常令人惊讶的结果，因为此前没有人能够显像微管上的这些尾巴。”

微管是一种圆柱体细胞结构，它不仅提供了细胞的形状，还充当了传送带将分子货物运送至整个细胞。尽管所有的微管都具有相同的基本外观，它们的外表面却标记着各种化学基团。这些标记物通过改变微管的稳定性由此影响细胞形状，或是通过重新定位在微管上移动的分子货物，影响了细胞的活性。

“根据细胞的局部需求，这些微管标记物被不断地添加和删除。想一想在高速公路系统中也总是在不断地改变路标，一些道路被快速建立起来或是拆除，”Roll-Mecak博士说。

谷氨酸是大脑中最常见的微管标记物。将谷氨酸标记物添加到微管上对大脑发育和损伤后的脑细胞修复起重要作用。例如，在癌症或钝挫伤中受损细胞的标记之一，就是这些微管标记物模式发生了改变。此外，TTLL基因突变与几种神经退行性疾病存在关联。

“我们对TTLL7的详细分析，可能也提供了有关TTLL家族其他成员作用方式的一些重要见解。这项研究是朝着获得更全面的微管密码建立图像迈出的第一步，”Roll-Mecak博士说。

她的实验室计划扩展研究，进一步调查这一蛋白质家族成员之间的互作。“我们希望可以混合搭配这些TTLL蛋白，看看我们如何可以控制微管标记模式。从中我们可以了解细胞是如何采纳这些模式的，以及在细胞受损过程中，例如在癌症或神经退行性变中，当这些模式遭到扰乱之时会发生什么，”Roll-Mecak博士说。

她继续补充道，这一研究或可促使开发出一些可以调控TTLL蛋白活性的小分子，这对于与TTLL基因有关联的一些疾病可能会有一些意义。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文索引：

Garnham et al. "Multivalent Microtubule Recognition by Tubulin Tyrosine Ligase-Like Family Glutamylases," Cell. May 7, 2015.