Mikrotubulärassocierat protein - Microtubule-associated protein

I cellbiologi är mikrotubulärassocierade proteiner ( MAP: er ) proteiner som interagerar med mikrotubulorna i det cellulära cytoskelettet .

Fungera

MAP: er binder till tubulinsubenheter som utgör mikrotubuli för att reglera deras stabilitet. En stor mängd MAP: er har identifierats i många olika celltyper , och de har visat sig utföra ett brett spektrum av funktioner. Dessa inkluderar både stabiliserande och destabiliserande mikrotubuli, styrning av mikrotubuli mot specifika cellulära platser, tvärbindning av mikrotubulor och medling av interaktioner mellan mikrotubuli med andra proteiner i cellen.

Inuti cellen binds MAP: er direkt till tubulindimererna i mikrotubuli. Denna bindning kan ske med antingen polymeriserad eller depolymeriserad tubulin och leder i de flesta fall till stabilisering av mikrotubulstrukturen, vilket ytterligare uppmuntrar till polymerisation. Vanligtvis är det den C-terminala domänen i MAP som interagerar med tubulin, medan den N-terminala domänen kan binda med cellulära vesiklar, mellanliggande filament eller andra mikrotubuli. MAP-mikrotubuli-bindning regleras genom MAP-fosforylering. Detta åstadkoms genom funktionen av mikrotubuli-affinitetsreglerande-kinas (MARK) -proteinet. Fosforylering av MAP av MARK får MAP att lossna från alla bundna mikrotubuli. Denna lösgöring är vanligtvis förknippad med en destabilisering av mikrotubulan som orsakar att den faller isär. På detta sätt regleras stabiliseringen av mikrotubuli med MAP: er i cellen genom fosforylering.

typer

De många identifierade MAP: erna har till stor del delats in i två kategorier: typ I inklusive MAP1- proteiner och typ II inklusive MAP2 , MAP4 och tau-proteiner .

Typ I: MAP1

MAP1a ( MAP1A ) och MAP1b ( MAP1B ) är de två huvudmedlemmarna i MAP1-familjen. De binder till mikrotubulor genom laddningsinteraktioner, en annan mekanism än många andra MAP: er. Medan C-terminalerna för dessa MAP: er binder mikrotubulorna, binder N-terminalerna andra delar av cytoskeletten eller plasmamembranet för att kontrollera avståndet mellan mikrotubulan i cellen. Medlemmar av MAP1 familjen finns i axoner och dendriter av nervceller .

Typ II: MAP2, MAP4 och tau

MAP-typ II finns exklusivt i nervceller hos däggdjur. Dessa är de mest studerade MAP: erna - MAP2 och tau ( MAPT ) - som deltar i att bestämma strukturen för olika delar av nervcellerna, där MAP2 finns mestadels i dendriter och tau i axon. Dessa proteiner har en konserverad C-terminal mikrotubuli-bindande domän och variabla N-terminala domäner som projicerar utåt, antagligen interagerar med andra proteiner. MAP2 och tau stabiliserar mikrotubuli och skiftar således reaktionskinetiken till förmån för tillsats av nya underenheter, vilket accelererar mikrotubulärtillväxt. Både MAP2 och tau har visat sig stabilisera mikrotubuli genom att binda till yttre ytan av mikrotubulens protofilament. En enda studie har föreslagit att MAP2 och tau binds på den inre mikrotubuliytan på samma ställe i tubulinmonomerer som läkemedlet Taxol , som används för att behandla cancer, men denna studie har inte bekräftats. MAP2 binder på ett kooperativt sätt, med många MAP2-proteiner som binder en enda mikrotubuli för att främja stabilisering. Tau har den ytterligare funktionen att underlätta buntning av mikrotubuli i nervcellen.

Tau-funktionen har kopplats till det neurologiska tillståndet Alzheimers sjukdom . I nervvävnaden hos Alzheimers patienter bildar tau onormala aggregat. Denna aggregerade tau modifieras ofta kraftigt, oftast genom hyperfosforylering. Som beskrivits ovan förorsakar fosforylering av MAP: er att de lossnar från mikrotubuli. Således leder hyperfosforylering av tau till massiv avskiljning, vilket i sin tur kraftigt minskar stabiliteten hos mikrotubuli i nervceller. Denna ökning av mikrotubulär instabilitet kan vara en av de främsta orsakerna till symtomen på Alzheimers sjukdom.

I motsats till MAP: erna som beskrivs ovan är MAP4 ( MAP4 ) inte begränsad till bara nervceller utan kan snarare hittas i nästan alla typer av celler. Liksom MAP2 och tau, är MAP4 ansvarig för stabilisering av mikrotubuli. MAP4 har också kopplats till processen för celldelning.

Andra MAP och namngörande

Förutom de klassiska MAP-grupperna har nya MAP identifierats som binder längden på mikrotubulorna. Dessa inkluderar STOPP (även känd som MAP6) och ensconsin (även känd som MAP7).

Dessutom har även spårningsproteiner, som binder till spetsen av växande mikrotubuli, också identifierats. Dessa inkluderar EB1 , EB2 , EB3 , p150Gludd , Dynamitin , Lis1 , CLIP170 , CLIP115 , CLASP1 och CLASP2 .

En annan MAP vars funktion har undersökts under celldelning kallas XMAP215 ("X" står för Xenopus ). XMAP215 har generellt kopplats till mikrotubulstabilisering. Under mitos har den dynamiska instabiliteten hos mikrotubuli observerats öka ungefär tiofaldigt. Detta beror delvis på fosforylering av XMAP215, vilket gör katastrofer (snabb depolymerisation av mikrotubuli) mer troliga. På detta sätt spelar fosforylering av MAP: er en roll i mitos.

Det finns många andra proteiner som påverkar mikrotubulär beteende, såsom katastrofin , som destabiliserar mikrotubuli, katanin , som separerar dem, och ett antal motoriska proteiner som transporterar vesiklar längs dem. Vissa motorproteiner betecknades ursprungligen som MAP innan det visade sig att de använde ATP-hydrolys för att transportera last. I allmänhet betraktas inte alla dessa proteiner som "MAP: er" eftersom de inte binder direkt till tubulin-monomerer, ett avgörande kännetecken för MAP: er. MAP: er binder direkt till mikrotubulor för att stabilisera eller destabilisera dem och koppla dem till olika cellkomponenter inklusive andra mikrotubuli.

Se även

referenser

externa länkar