26.2 : Microtubule Instability

微管是中空圆柱形细丝，直径约为 25 nm，长度从 200 nm 到 25 μm 不等。GTP 结合的微管蛋白亚基形成用于微管组装的 αβ-异二聚体。这些核心构建单元纵向相互作用，聚合成原丝。然后，原丝通过横向键合力相互相互作用，形成稳定的圆柱形微管。这些圆柱形细丝在经历反复组装和拆卸时是动态的。这种特征性的动态不稳定性可以在体内和体外找到。

动态不稳定性

单个微管可能在给定的时间点在相对的两端同时伸长和收缩。微管是增长还是收缩取决于其灾难和救援的速度。灾难是指不断增长的微管开始迅速缩短。救援是缩小的微管迅速伸长的转变。β-微管蛋白结合 GTP 水解的速率是决定动态不稳定性的主要因素。

在细胞中，游离微管蛋白亚基及其 αβ-异二聚体形式都存在于细胞质池中。当 GTP 结合的 αβ-异二聚体亚基高于阈值浓度（称为微管聚合的临界浓度）时，微管蛋白亚基的聚合开始。β-微管蛋白以两种形式存在。GTP 结合的 β 微管蛋白或 T 型负责微管的伸长和稳定的线性结构。相比之下，GDP 结合的 β-微管蛋白或 D 型有利于微管的分解。生长端的 GTP 结合β-微管蛋白充当帽，防止原丝弯曲并促进伸长。GTP 水解后，β-微管蛋白的构象略有改变，导致原丝弯曲。这种弯曲促进了不稳定蛋白（如 stathmin 和驱动蛋白-13）的结合，以去除 αβ-微管蛋白异二聚体。

调节不稳定性的因素

微管相关蛋白或 MAP 是微管动力学不稳定性的关键调节因子。MAP 根据它们在微管动力学中的功能大致分为稳定剂和不稳定剂。稳定剂 MAP 与微管结合以减少灾难事件并促进伸长。另一方面，不稳定因素结合起来促进了灾难。稳定剂 MAP 在间期以及神经元的轴突和树突微管中占主导地位，促进稳定组装。在有丝分裂期间，不稳定剂 MAP 更为常见。这些 MAP 负责染色体分离和细胞骨架网的分解以进行细胞分裂。