Роль Полимеразы XMAP215

Brouhard, G. J. et al. XMAP215 is a processive microtubule polymerase. Cell 132, 79–88 (2008) Article .
Figure 6. Model Diagram for Tubulin Polymerization by XMAP215	Ассоциированный с микротрубочками белок XMAP215 способствует росту микротрубочек, но как это происходит неясно. Gary Brouhard et al. разработали подход флюоресцентной микроскопии отдельных молекул, чтобы рассмотреть рост микротрубочек. Как и ожидалось рост происходит на плюс конце микротрубочки, а XMAP215 ассоциирует как с растущим, так и уменьшающимся плюс концом микротрубочек. Авт. отслеживали индивидуальные молекулы XMAP215 во время полимеризации микротрубочек и измерили среднее время пребывания почти в 4 сек., во время которого микротрубочка вырастала приблизительно на 0.2 µm, что соответствовало добавлению приблизительно 25 тубулиновых димеров. XMAP215 перемещается с растущим плюс концом и среднее смещение было сходным с измеренной скоростью роста микротрубочек. Следовательно, одиночная молекула XMAP215 появляется на 'tip-track' плюс конце растущей микротрубочки. Но как XMAP215 обеспечивает добавление столь многих тубулиновых димеров во время взаимодействия с концом микротрубочки? Используя negative-stain ЭМ, авт. наблюдали комплекс, напоминающий мономерную палочку XMAP215, которая оказывается защелкнутой вокруг тубулинового димера. Size-exclusion хроматография подтвердила. что XMAP215 и тубулиновые димеры формируют 1:1 комплекс. Используя total internal reflection флюоресцентную микроскопию, Brouhard с коллегами показали ту же самую 1:1 stoichiometry XMAP215 и тубулина на решетке микротрубочки. Итак, эти находки противоречат модели 'tubulin shuttle', согласно которой множественные тубулиновые димеры доставляются на конец микротрубочки. Вместо этого авт. полагают, что XMAP215 действует как processive полимераза, причем XMAP215 обеспечивает множественные раунды добавлений тубулина на растущий конец микротрубочки. GTP гидролиз не нужен для XMAP215, чтобы обеспечивать рост микротрубочки, это ведет к предположению, что XMAP215 стабилизирует слабо связанный тубулиновый димер, который вследствие этого оказывается включенным в решетку микротрубочки. В согласии с этой моделью и то, что XMAP215 помогает и укорочению микротрубочек в отсутствие свободного тубулина путем вытаскивания тубулиновых димеров из решетки. Этот 'tip-track' механизм XMAP215 сходен с таковым для форминов, которые катализируют добавление множественных актиновых мономеров к растущему концу актиновых филамент. Итак, tip-tracking с помощью processive полимеразы может быть общим механизмом для стимулирования роста цитоскелетных филамент.

Ассоциированный с микротрубочками белок XMAP215 способствует росту микротрубочек, но как это происходит неясно. Gary Brouhard et al. разработали подход флюоресцентной микроскопии отдельных молекул, чтобы рассмотреть рост микротрубочек. Как и ожидалось рост происходит на плюс конце микротрубочки, а XMAP215 ассоциирует как с растущим, так и уменьшающимся плюс концом микротрубочек.

Авт. отслеживали индивидуальные молекулы XMAP215 во время полимеризации микротрубочек и измерили среднее время пребывания почти в 4 сек., во время которого микротрубочка вырастала приблизительно на 0.2 µm, что соответствовало добавлению приблизительно 25 тубулиновых димеров. XMAP215 перемещается с растущим плюс концом и среднее смещение было сходным с измеренной скоростью роста микротрубочек. Следовательно, одиночная молекула XMAP215 появляется на 'tip-track' плюс конце растущей микротрубочки.

Но как XMAP215 обеспечивает добавление столь многих тубулиновых димеров во время взаимодействия с концом микротрубочки? Используя negative-stain ЭМ, авт. наблюдали комплекс, напоминающий мономерную палочку XMAP215, которая оказывается защелкнутой вокруг тубулинового димера. Size-exclusion хроматография подтвердила. что XMAP215 и тубулиновые димеры формируют 1:1 комплекс. Используя total internal reflection флюоресцентную микроскопию, Brouhard с коллегами показали ту же самую 1:1 stoichiometry XMAP215 и тубулина на решетке микротрубочки. Итак, эти находки противоречат модели 'tubulin shuttle', согласно которой множественные тубулиновые димеры доставляются на конец микротрубочки. Вместо этого авт. полагают, что XMAP215 действует как processive полимераза, причем XMAP215 обеспечивает множественные раунды добавлений тубулина на растущий конец микротрубочки. GTP гидролиз не нужен для XMAP215, чтобы обеспечивать рост микротрубочки, это ведет к предположению, что XMAP215 стабилизирует слабо связанный тубулиновый димер, который вследствие этого оказывается включенным в решетку микротрубочки. В согласии с этой моделью и то, что XMAP215 помогает и укорочению микротрубочек в отсутствие свободного тубулина путем вытаскивания тубулиновых димеров из решетки.

Этот 'tip-track' механизм XMAP215 сходен с таковым для форминов, которые катализируют добавление множественных актиновых мономеров к растущему концу актиновых филамент. Итак, tip-tracking с помощью processive полимеразы может быть общим механизмом для стимулирования роста цитоскелетных филамент.