High-resolution microtubule structures reveal the structural transitions in αβ-tubulin upon GTP hydrolysis.
High-resolution microtubule structures reveal the structural transitions in αβ-tubulin upon GTP hydrolysis.
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高分辨率微管结构揭示了 GTP 水解后 αβ-微管蛋白的结构转变。
DOI：
10.1016/j.cell.2014.03.053
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发表时间：
2014-05-22
期刊：
影响因子：
64.5
通讯作者：
Nogales E
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Alushin GM;Lander GC;Kellogg EH;Zhang R;Baker D;Nogales E
动态不稳定性，即生长和收缩之间的随机切换，对微管功能至关重要。这种行为是由微管晶格中的GTP水解驱动的，并被抗癌药物如紫杉醇抑制。我们提供了新的见解动态不稳定性的机制，基于高分辨率的冷冻电镜结构（4.7-5.6微米）的动态微管和微管稳定GMPCPP或紫杉醇。我们推断水解导致纵向界面处E位点核苷酸周围的压缩，以及α-微管蛋白中间结构域和H7螺旋的移动。α-和β-微管蛋白亚基中C-末端螺旋的置换表明对与该区域接触的结合伴侣的相互作用的影响。紫杉醇抑制大多数这些构象变化，变构诱导GMPCPP样状态。在我们检查的所有条件下，横向相互作用都是相似的，这表明微管晶格稳定性主要在纵向界面处调节。
Dynamic instability, the stochastic switching between growth and shrinkage, is essential for microtubule function. This behavior is driven by GTP hydrolysis in the microtubule lattice, and is inhibited by anticancer agents like Taxol. We provide new insight into the mechanism of dynamic instability, based on high-resolution cryo-EM structures (4.7–5.6 Å) of dynamic microtubules and microtubules stabilized by GMPCPP or Taxol. We infer that hydrolysis leads to a compaction around the E-site nucleotide at longitudinal interfaces, as well as movement of the α–tubulin intermediate domain and H7 helix. Displacement of the C-terminal helices in both α– and β–tubulin subunits suggests an effect on interactions with binding partners that contact this region. Taxol inhibits most of these conformational changes, allosterically inducing a GMPCPP-like state. Lateral interactions are similar in all conditions we examined, suggesting that microtubule lattice stability is primarily modulated at longitudinal interfaces.
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