3. Микротрубочки (мт).

3.1. Полимеризация тубулина. Динамическая нестабильность.

Сборка молекул тубулина напоминает полимеризацию актина. Она самопроизвольно протекает in vitro и сопровождается гидролизом одной молекулы связанного нуклеотида на каждый присоединенный мономер (нуклеотид в случае сборки тубулина – не ATP, а GTP). МТ из выделенного тубулина демонстрируют так называемую динамическую нестабильность, это означает, что одни концы МТ удлиняются, тогда как другие укорачиваются. Переход от фазы роста к фазе разборки является быстрым и случайным.

С усовершенствованием техники прижизненных наблюдений стало возможно исследовать динамику МТ непосредственно в живых клетках. В клетках динамическая нестабильность несколько усложняется наличием пауз - периодов, когда длина МТ не меняется. Поэтому для описания поведения МТ in vivo рассматривают несколько состояний плюс-концов - рост, укорочение (катастрофу), паузу и переходы между ними.

Процесс полимеризации тубулина включает стадии нуклеации и элонгации. Лимитирующей стадией полимеризации является нуклеация. Природа затравок для полимеризации тубулина точно не определена. По-видимому, затравки представляют собой несколько коротких, латерально агрегировавших протофиламентов. Элонгация происходит за счет роста протофиламентов, причем разные протофиламенты не всегда растут с одинаковой скоростью.

3 .2. Белки, ассоциированные с мт.

MAP – microtubule association protein. Или БАМ – белки, ассоциированные с МТ. Наиболее хорошо изучен набор MAP, выделенный из мозга. Эти белки соочищаются с микротрубочками при многократных циклах полимеризации- деполимеризации. Имеется три группы МАР из мозга - высокомолекулярные MAP1 (300-350 кД) и MAP2 (270-285 кД) и низкомолекулярная группа Тау (55-62 кД). Распространение МАР из мозга в других тканях варьирует. Например, МАР2 имеет очень ограниченное распространение, тогда как МАР1А встречается во многих типах клеток.

• МАР2.

Этот белок исследован наиболее подробно, благодаря тому, что он устойчив к нагреванию до 100 град. С и легко может быть отделен от МАР1. МАР2 - не индивидуальный белок; он состоит из двух близких по молекулярной массе и по иммунологическим свойствам белков - MAP2A и MAP2B . Молекулы МАР2 имеют сильно вытянутую форму. Их ассоциация с МТ осуществляется посредством небольшого концевого фрагмента с молекулярной массой около 35 кД. Этот участок очень сходен с соответствующим (связывающимся с микротрубочкой) доменом белка тау. Остальная часть молекулы образует тонкий нитевидный вырост длиной 80-100 нм на поверхности МТ. МАР2, как и другие типы МАР, способствует полимеризации микротрубочек in vitro. Кроме того, МАР2 стабилизирует МТ. Все эти свойства МАР2 (связывание с микротрубочками, стабилизация их, облегчение полимеризации) в значительной степени утрачиваются при фосфорилировании белка. Способностью облегчать полимеризацию МТ и стабилизировать их обладает также фрагмент МАР2, ассоциирующий с МТ. Есть данные о том, что МАР2 способен связывать микротрубочки с актиновыми и промежуточными филаментами, органеллами и микротрубочки друг с другом. МАР-2 участвует в регуляции движения органелл по микротрубочкам, вероятно, стерически препятствуя взаимодействию транслокаторов со стенкой микротрубочки.

• МАР1.

МАР1 состоит по крайней мере из 3 высокомолекулярных полипептидов - MAP1A , MAP1B и MAP1C. Ни один из трех белков не обладает термостабильностью. Компоненты МАР1 не родственны иммунологически ни МАР2, ни друг другу. По-видимому, эти белки, в отличие от МАР2, структурно и функционально не связаны друг с другом. В пользу этого свидетельствует также тот факт, что МАР1А и МАР1В, в отличие от МАР1С, высоко чувствительны к протеазам. Как и МАР2, МАР1 образует выросты на стенке микротрубочки.

МАР1 стабилизирует микротрубочки и способствует их полимеризации аналогично тому, как это делает МАР2. Недавно было обнаружено функциональное значение компонента МАР1С - он оказался ретроградным транслокатором, т.е. белком, способным перемещаться по микротрубочкам от "+"-конца к "-"-концу.

• Тау.

Это наименее изученная группа ассоциированных с микротрубочками белков из мозга. Она содержит более 20 родственных белков. При ассоциации Тау с МТ выросты не образуются. Стабилизирующие и полимеризующие свойства Тау аналогичны таковым МАР1 и МАР2.