信号转导学院 - 赢在信号通路

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通路描述：

细胞极性建立、极化的细胞迁移、胞内囊泡运输以及有丝分裂中染色体分离都需要微管。微管 (MTs) 是 α/β-微管蛋白异二聚体的非平衡聚合物，其中组装后即在 β-微管蛋白处发生 GTP 水解。绝大多数微管从组织中心成核。最普遍的微管行为就是动态不稳定性，这个过程表现为正端缓慢生长，伴随快速的解聚作用（“灾难”）并随之复苏。虽然微管的负端表现出动态不稳定性，尽管速率低于正端，负端通常有限制并固定在 MT 组织中心，因此通常不会参与微管动力过程。

在动态不稳定和稳定的微管间维持平衡，大部分通过结合微管蛋白二聚体或组装好的微管的蛋白进行调节。与微管蛋白二聚体结合的蛋白包括 Stathmin，这种蛋白可装配微管蛋白并通过增加“灾难”频率增强 MT 动力，以及塌陷反应介导蛋白 (CRMP2)，它可通过促进微管蛋白二聚体添加到微管正端来增加 MT 的生长速率。其他与装配好的 MTs 相关蛋白包括束缚 MT 的蛋白（如 MAP1c）、稳定 MT 的蛋白（如 tau），以及维持 MT 动态状态的蛋白 (MAP1b)。调控 MT 动力学的主要信号转导通路包括 GSK-3β，它是一种激酶，通常在基底生长状态下激活，但对增强 MT 生长和动力学的信号做出局部失活的反应。

除上述因素之外，许多 MT 动力蛋白，甚至是非动力蛋白，都有助于 MT 的动力学。例如非洲爪蟾蜍微管相关蛋白 215 (XMAP215)，可通过结合到微管蛋白二聚体帮助其并入生长正端，从而促进 MT 的装配。XMAP215 也可能与某些 MT 正端结合蛋白 (+TIPS) 竞争，其中末端结合蛋白 EB1 似乎是主要组织导体。腺瘤样结肠息肉 (APC) 蛋白和正端结合蛋白之间的复合体通过延长 MT 的延展期稳定 MT。来自驱动蛋白-13 家族的几种无动力驱动蛋白促进了 MT 的不稳定性。有丝分裂着丝粒相关驱动蛋白 MCAK 是研究最多的驱动蛋白-13 家族的蛋白之一，在体外与 MT 正端和负端均可结合。MCAK 与 MT 端结合被认为可通过减弱原纤维之间的侧方相互作用加速至“灾难”的转型。

微管蛋白经历多种翻译后修饰过程，如乙酰化、谷氨酸残基修饰、糖基化修饰，已证实这些修饰过程可改变其与某些 MT 动力蛋白的联合，以及与那些可影响 MT 稳定性和动力学的蛋白的结合。

主要文献：

• Etienne-Manneville S (2010) From signaling pathways to microtubule dynamics: the key players. Curr. Opin. Cell Biol. 22(1), 104–11.
• Hoogenraad CC, Bradke F (2009) Control of neuronal polarity and plasticity--a renaissance for microtubules? Trends Cell Biol. 19(12), 669–76.
• Kawauchi T, Hoshino M (2008) Molecular pathways regulating cytoskeletal organization and morphological changes in migrating neurons. Dev. Neurosci. 30(1-3), 36–46.
• van der Vaart B, Akhmanova A, Straube A (2009) Regulation of microtubule dynamic instability. Biochem. Soc. Trans. 37(Pt 5), 1007–13.

We would like to thank Prof. James Bamburg, Colorado State University, Fort Collins, CO for updates to the Regulation of Actin Dynamics and the Regulation of Microtubule Dynamics pathways.