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孟文翔研究组在微管正负端结合蛋白相互作用及其调节胞内运输研究中取得新进展

  微管结合蛋白 (microtubule-associated proteins, MAPs) 主要包括微管正端结合蛋白 (+TIPs) 和负端结合蛋白 (-TIPs)。这些蛋白能够调控微管动态性并介导微管参与多种细胞生物学过程。目前已发现多种+TIPs,其核心成员为EBs蛋白家族。EBs能自主结合到微管正端,调控微管动态变化,且能招募多种其他+TIPs结合到微管正端,但EBs如何被调控还不清楚。现在已报道的研究中对-TIPs的认识还很局限,CAMSAPs蛋白家族作为一类新的-TIPs能结合在动态生长的微管负端,并稳定微管负端。

 

  中国科学院遗传与发育生物学研究所孟文翔研究组对CAMSAPs与EB1之间的关系展开研究,发现CAMSAP2对EB1在微管正端定位的影响最为显著,CAMSAPs通过C端结构域与EB1结合,而EB1的linker区域能抑制EB1特定区域与CAMSAPs的结合。研究结果表明CAMSAP2-EB1互作在胞浆中能够不依赖微管发生,且CAMSAP2在胞内的蛋白含量影响EB1 在微管正端的长度。反之,EB1也能帮助CAMSAP2在微管负端的稳定。用活细胞成像观察到微管正端EB1 comets能够靶向CAMSAP2位点与之发生瞬间碰撞,且CAMSAP2敲降会引起EB1运动方向发生改变。这暗示非中心体微管很有可能通过该方式与其他微管首尾相连参与胞内功能,为物质的长距离运输提供连续轨道。进一步用自噬过程验证该假设,发现CAMSAP2能够通过与EB1互作来帮助自噬小体的逆向运输。自噬小体膜蛋白LC3能够结合CAMSAP2与EB1。这些结果说明EB1 comets 靶向CAMSAP2 发生短暂碰撞搭建的“桥”很有可能帮助自噬小体的转运。用活细胞成像实验发现CASMAP2敲降后EB1与LC3的接触频率降低,证实了“EB1-CAMSAP2 桥”帮助自噬小体的逆向运输。本研究揭示了CAMSAP2与EB1的关系及两者在胞内的功能,对理解微管正、负端结合蛋白间的关系以及它们在细胞内的作用有重要的提示意义。

 

  该研究于2017年8月9日正式发表于FEBS Letters杂志(FEBS Lett 591, 2379-2393; DOI: 10.1002/1873-3468.12758),文章题目为“Noncentrosomal microtubules regulate autophagosome transport through CAMSAP2-EB1 cross-talk”。孟文翔研究组已毕业博士研究生魏杰丽为本文的第一作者,日本理化研究所Masatoshi Takeichi教授实验室在数据分析中提供了重要帮助。该研究获得了国家自然科学基金项目、科技部973项目和中国科学院百人计划及重点部署项目的资助。

非中心体微管通过CAMSAP2-EB1之间的互作调节自噬小体逆向运输