CellBiology706x

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Microtubule

Contents:
  1. ActinとMicrotubuleの比較
    1. チューブリンの種類
    2. チューブリンはhighly conserved
  2. チューブリンのModification
  3. α/βヘテロダイマーとプロトフィラメントの構成
  4. Microtubuleの構成
    1. GTPとGDPによる形状の違い
  5. Microtubule形成のダイナミクス
  6. ShrinkingとGrowingの仕組み
  7. Microtubuleの制御へ続く

  • centrosome 中心体
  • centriole 中心小体
  • pneumatic 空気圧式の

Actinとそのポリマー化の続き。MicrotubuleはActinと似た部分も多く、また異なる部分もある。

ActinとMicrotubuleの比較

PngNoteの13ページ

Actinの特徴

  • ATP Binding
  • ポリマーを形成
  • Actinモノマーは一種類
  • Highly conserved

Microtubuleの特徴

  • GTP Binding (ただし共有結合では無い)
  • ポリマーを形成
  • tubulinは複数存在
  • Highly conserved

チューブリンの種類

  • α, β ヘテロダイマーを形成する、Microtubuleの基本となる構成要素
  • γ nucleationに関わる
  • δ 中心小体に関わる
  • ε pericentriolar materialの一種

チューブリンはhighly conserved

人間とイーストでαチューブリンは85%一致。

一方で同一種の中でのチューブリンのα、β、γの間にはそれぞれ33%程度の一致しか無い。

またバクテリアにもFtsZと呼ばれる類似の物質がある。

チューブリンのModification

PngNoteの14ページ

チューブリンは様々なmodificationが可能。

  • phosphorylation
  • acetylate
  • 側鎖を付加(polyglutamateなど)
  • 切断
    • 最後尾の数アミノ酸をカット
    • 戻す修正もある (tyrosination, detyrosination)

α/βヘテロダイマーとプロトフィラメントの構成

PngNoteの14ページ

このコースを担当しているFrank Solomonがチューブリンの性質や仕組みの解明に貢献しているらしい。

  • プロトフィラメントが成長している時…+末端側のβにはGTPが結合している
  • プロトフィラメントが縮むと時 …+末端側のβにはGDPが結合している

Microtubuleの構成

PngNoteの15ページ

プロトフィラメントが12〜15本くらい集まってMicrotubuleが出来る。だいたい13本。 真ん中の穴は25nmくらいで、細胞内のスケールとしては結構大きい。

GTPとGDPによる形状の違い

ダイマーとしてはGTP boundの時はまっすぐ、 GDP boundの時は折れ曲がった形となる。 フィラメントの一部の場合はGDPでもまっすぐな状態が保たれる(先端を除く)。

Microtubule形成のダイナミクス

PngNoteの16ページ

形成の総量だけを計測すると、actinと同じようなダイナミクスで、nucleation, elongation, steady stateの3つの状態がある。

だが個々のMicrotubuleの長さを調べるとactinとは違い、ギザギザの振る舞いとなる。

growthとshrinkage(またの名をdepolymerization)が交互に起こって、両者のフェーズはきっちり分かれる。 growth rateやdepolymerization rateを考える事が出来る。

そしてgrowthとshrinkageの間の状態としてtransition stateがある。それぞれ以下のように呼ぶ。

  • shrinkageからgrowthへと移る点をRescue
  • growthからshrinkageへと移る点をCatastrophe

ここまでの考えてきた以下の性質は、microtublule固有の値をとるが、他のタンパク質の影響で変わるものでもある。

  • growth rate
  • depolymerization rate
  • rescueの頻度
  • カタストロフの頻度

ShrinkingとGrowingの仕組み

PngNoteの17ページ

Growing: 個々のフィラメントが伸びていき、そろった所が縫い合わされる。先端はGTP boundでまっすぐなので簡単に揃う(stabilize)

Shrinking: 先端がGDP boundになると先端では曲がる事が出来るのでめくれていって、チューブが外側に開いていく。

Microtubuleの制御へ続く

Microtubuleの制御