Combinatorial and antagonistic effects of tubulin glutamylation and glycylation on katanin microtubule severing
Ewa Szczesna, Elena A. Zehr, Steven W. Cummings, Agnieszka Szyk, Kishore K. Mahalingan, Yan Li, Antonina Roll-Mecak
Developmental Cell, 57, 2497–2513, November 7, 2022
微管结构,即α、β-微管蛋白异质二聚体的聚合物,参与形成细胞骨架,构建形态各异的细胞结构,如纺锤体、纤毛和鞭毛,并可以作为胞内运输的介质。微管结构具有不同的化学翻译后修饰(PTMs),这些PTMs作为“微管蛋白编码”的一部分,帮助调节微管调节物的聚集和活性。
作者研究了集中在微管蛋白尾部的PTMs如何调节katanin。 katanin是一种可以调节微管蛋白的物质,它从微管中提取微管蛋白亚基并沿其长度切断。他们提取非修饰的人微管蛋白,并利用重组谷氨酰酶在体外对其进行修饰。
当α-微管蛋白平均谷氨酸含量为3个左右时,与未修饰的微管相比,剪切性增强了将近5倍,而谷氨酸含量在7个左右时,剪切性将近9倍。此外,微管聚集随着α-和β-微管蛋白谷氨酰化的增加而增加。β-谷氨酰化位点的MS/MS图谱显示,E441位点优先谷氨酰化,其次是E438位点,E439、E442和E443位点的谷氨酰化程度较低。
作者还研究了α-微管蛋白脱氨酸(去除末端酪氨酸)是否能调节katanin,结果表明脱氨酸减少了katanin与微管结合,同时也减少了剪切。他们观察了这两种修饰的组合效应,发现α-或β-尾端的聚谷氨酰化可以消除脱氨酸的抑制作用。甘氨酸化降低了katanin与微管结合和剪切,抑制趋势与甘氨酸数成正比,而乙酰化则没有影响。
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