以下文章来源于JMCB科学前沿 ，作者符传孩课题组

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遍布于细胞质中的微管是细胞骨架的重要组成部分，参与介导物质运输及调控染色体分配、分离等诸多细胞生命活动。微管是由α、β-tubulin异二聚体聚合而成的13根原纤维通过侧面结合而形成的中空管状结构，具有极性正、负末端。在细胞内，微管负末端锚定于微管组织中心，而其正末端高度动态，不断聚合和解聚，并向细胞皮层伸长。传统教科书模型认为微管通常由位于中心体的微管组织中心长出。近些年来，人们发现许多微管生长起始于细胞内不同部位的非中心体微管组织中心（Bartolini and Gundersen, 2006）。不过，人们对非中心体微管组织中心生成微管和微管正末端动态时空调控的分子机制仍然理解不足。

近期，中国科学技术大学生命科学学院符传孩课题组在Journal of Molecular Cell Biology （JMCB）发表了题为“Alp7-Mto1 and Alp14 synergize to promote interphase microtubule regrowth from the nuclear envelope”和“The concerted actions of Tip1/CLIP-170, Klp5/Kinesin-8, and Alp14/XMAP215 regulate microtubule catastrophe at the cell end” 两项研究成果，分别揭示细胞核膜上（非中心体微管组织中心）微管生成的分子机制和微管正末端在细胞皮层解聚的调控机理。

裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe是研究细胞骨架、细胞极性和细胞周期等基础科学问题的经典模式生物。更为人们熟知的是，Paul Nurse因利用该模式生物发现细胞周期调控基因而被授予2001年诺贝尔生理学或医学奖。微管细胞骨架在裂殖酵母中相对简单，由3-5根反向微管束沿着细胞生长轴平行排布而成，而微管和微管阵列组织调控蛋白在进化上大多保守（Sawin and Tran, 2006）。因此，本研究以裂殖酵母为模式生物，利用高时间分辨率转盘激光共聚焦显微镜重点解析微管生成和微管正末端的动态调控。

为了研究微管在细胞内起始生长的位置，需先将细胞内微管全部解聚，然后使其再生。微管解聚后的再生过程极其迅速，因此给实验观测带来较大挑战。研究组通过在盖玻片上组装流体小室、“粘帖”细胞，实现实时药物控制微管生长和活细胞显微镜同步观察（图二）。该实时高分辨率活细胞显微镜观察实验，表明裂殖酵母中微管再生多数发生于细胞核膜，并且往往在10-20秒内完成。结合分析突变体中微管再生的过程，本研究揭示细胞核膜上微管再生受到进化上保守的微管结合蛋白Alp7/TACC，Alp14/TOG/XMAP215和微管成核介导蛋白Mto1/CDK5RAP2的协同调控。利用显微镜观察这些蛋白在细胞核膜上的定位，作者进一步发现这些蛋白在细胞核膜上的定位相互依赖。总的来说，该项研究阐明了细胞核膜处非中心体微管生成的分子调控机制，为微管生成的研究提供了新的观点。

微管自微管组织中心发出后，往往持续伸长，直到抵达细胞皮层后才解聚。人们对这一现象的分子调控机制仍然不太清楚。为此，研究组同样利用高时间分辨率活细胞显微镜细致观察分析了进化上保守的微管正末端结合蛋白Tip1，Alp14与分子马达微管解聚酶Klp5在微管正末端的定位及相互依赖关系（图三）。研究结果发现，随着微管生长，Klp5跟随Tip1并堆积在其后端，而Alp14依赖Tip1定位于微管正末端前部。该发现揭示Tip1可能通过在空间上分隔分子马达微管解聚酶Klp5和微管聚合酶Alp14，进而确保微管持续性生长；而在细胞末端皮层处，Tip1与Alp14从微管末端解离，使Klp5发挥功能，促使微管解聚。总的来说，该项成果为解析微管在细胞皮层解聚提供了可靠的模型。

作者简介

刘文跃（左）为论文“微管在细胞核膜再生”的第一作者

牛晓佳（右）为论文“微管正末端动态调控”的第一作者

参考文献：

Bartolini, F., and Gundersen, G.G. (2006). Generation of noncentrosomal microtubule arrays. J Cell Sci 119, 4155-63.

Sawin, K.E., and Tran, P.T. (2006). Cytoplasmic microtubule organization in fission yeast. Yeast 23, 1001-14.

来源：JMCB科学前沿

原标题：《【学术前沿】细胞核膜微管再生及微管正末端动态调控》