
(封面图片:图片显示了微管(绿色部分)尖端的血影斑蛋白ACF7(蓝色部分),它们与细胞外周的肌动蛋白纤维(红色部分)、焦点黏着斑汇聚在一起。Wu等科学家发现ACF7是一种直接结合肌动蛋白、微管、以及生长中微管尖端蛋白区域的巨大蛋白,同时ACF7也能起到ATP酶的作用。封面设计:Xiaoyang Wu,Elaine Fuchs)
微管(Microtubule)和丝状肌动蛋白(F-actin)是细胞骨架的两大核心组分,它们共同调控细胞形态、分裂、胞内运输、细胞附着与迁移等多种关键生命活动。大量研究表明,这两种看似独立的细胞骨架网络之间存在复杂的分子交互作用,而这种协调对于细胞迁移和附着尤为重要——这是组织发育和生理功能的基础。细胞迁移需要细胞骨架网络的整体协同,而肌动蛋白与微管之间的协调运动可能是极化细胞运动的关键。此前研究已证实微管可作用于外周的丝状肌动蛋白,但其分子机制尚不明确。
在哺乳动物中,血影斑蛋白(spectraplakin)是一类多细胞生物特有的广泛表达蛋白,其独特之处在于能直接结合微管和丝状肌动蛋白,并桥接二者。对低等真核生物的研究表明,血影斑蛋白在上皮和神经组织中功能尤为突出。哺乳动物中的血影斑蛋白ACF7/MACF1的表达模式与果蝇血影斑蛋白高度相似。2008年10月3日,美国洛克菲勒大学的Wu等科学家在《细胞》(Cell)上发表了关于ACF7生理功能的研究。
研究人员利用条件性基因打靶技术敲除了小鼠皮肤中的ACF7,发现ACF7缺失导致表皮迁移受损。该研究揭示了ACF7在伤口愈合和表皮迁移中的关键作用,这一作用与ACF7、微管、丝状肌动蛋白及焦点黏着斑(focal adhesion, FA)之间的连接密切相关。破坏这种连接会显著影响FA的组装和动力学。令人惊讶的是,ACF7结合微管、丝状肌动蛋白和末端蛋白的能力并不足以完全恢复野生型ACF7的功能。进一步研究表明,ACF7具有ATP酶活性,且更类似于肌动蛋白调节ATP酶,而非微管调节或钙调节ATP酶。
因此,尽管对血影斑蛋白家族的了解仍有限,这些发现揭示了它们如何进化成为独特的肌动蛋白-微管相互作用调节因子。此外,ACF7在细胞运动过程中建立和维持正确的细胞骨架协调作用也得到了阐明。作者表示,该研究为深入探索ACF7在肌动蛋白-微管网络中的协调机制奠定了基础。(科学网 何宏辉/编译)
(《细胞》(Cell),Vol 135, 137-148, 03 October 2008,Xiaoyang Wu, Atsuko Kodama, and Elaine Fuchs)
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