科技日報北京2月1日電 （記者張佳欣）西班牙巴塞羅那基因組調(diào)控中心和西班牙國家癌癥研究中心團隊捕捉到了世界上第一張人類細胞內(nèi)微管形成最早時刻的高分辨率圖像。1日發(fā)表在《科學》雜志上的這一發(fā)現(xiàn)，為治療從癌癥到神經(jīng)發(fā)育障礙等多種不同類型的疾病奠定了基礎(chǔ)。
在神經(jīng)元中，微管如同細胞分子長距離運輸?shù)摹案咚俟贰薄Ｎ⒐苁怯搔梦⒐艿鞍篆h(huán)復(fù)合體（γ-TuRC）組裝而成的。這些蛋白質(zhì)就像一張藍圖，以特定的順序放置微管蛋白，這一過程被稱為微管成核。
為了讓細胞正常工作，微管需要由13個不同的微管蛋白組成。幾年前，研究人員困惑地發(fā)現(xiàn)，人類γ-TuRC暴露出14個微管蛋白，但高分辨率結(jié)構(gòu)的所有微管蛋白成像一直難以實現(xiàn)。
為了在γ-TuRC形成微管的同時對其進行觀察，研究人員在電子顯微鏡中心制備了樣品，并用一層薄冰將其速凍，以保持相關(guān)分子的自然形狀，以幫助辨別近乎原子級的結(jié)構(gòu)細節(jié)。隨后，研究人員使用冷凍電子顯微鏡和復(fù)雜圖像處理方法來確定γ-TuRC在形成微管的過程中的三維結(jié)構(gòu)。
分析表明，當γ-TuRC開始進行成核反應(yīng)過程并開始形成微管時，其巧妙地改變了形狀。它最初處于開放狀態(tài)，隨著微管的生長逐漸關(guān)閉。這一變化使γ-TuRC將其14個微管中的一個隱藏起來，形成了只有13個微管的結(jié)構(gòu)。
微管功能障礙最廣為人知的后果是癌癥，這是一種以細胞增殖失控為特征的疾病。當微管形成過程出現(xiàn)問題時，會出現(xiàn)小頭畸形等神經(jīng)發(fā)育障礙，以及從呼吸系統(tǒng)疾病到心臟病等其他疾病。
一些抗癌藥物通過靶向微管發(fā)揮作用，從一開始就在防止它們分解或形成。然而，這些藥物不分青紅皂白地破壞了癌細胞和健康細胞中的微管，產(chǎn)生了副作用，腫瘤也會對這些藥物產(chǎn)生耐藥性。了解微管鋪設(shè)的精確機制，將有助開發(fā)更有針對性和有效的癌癥治療方法。
