微管与细胞内运输

微管是由微管蛋白组成的坚硬、有极性的管状结构，它们组织细胞内部，并作为细胞器和囊泡定向运输的轨道。

Definition

微管是由α-微管蛋白和β-微管蛋白组成的空心圆柱形聚合物，它们提供结构组织，并作为马达蛋白运输细胞内货物的轨道。

Scope

本主题涵盖微管的结构和极性、它们从中心体等组织中心成核、它们的动态不稳定性，以及它们作为马达驱动的细胞内运输轨道和纤毛与纺锤体骨架的作用。

Core questions

• 微管是如何由微管蛋白构建的，为什么它们具有极性？
• 什么是动态不稳定性，为什么它有用？
• 微管是如何从中心体组织起来的？
• 微管如何支持定向的细胞内运输？

Key theories

微管的动态不稳定性

单个微管在生长和突然收缩之间交替，这受其末端结合GTP状态的控制，从而实现快速重塑和细胞组织的“搜索-捕获”模式。

Mechanisms

微管由α-微管蛋白和β-微管蛋白二聚体构成，这些二聚体组装成一个有极性的管状结构，具有快速生长的正端和通常锚定在中心体等组织中心的负端。组装后的GTP水解会使晶格不稳定，产生动态不稳定性，使微管在生长和崩解之间切换。径向排列提供定向轨道：驱动蛋白通常将货物运向细胞外周的正端，而动力蛋白则运向靠近细胞中心的负端，从而组织细胞器并运输囊泡。

Clinical relevance

微管构建细胞结构、定位细胞器、实现长距离运输，并形成纺锤体和纤毛核心，使其在细胞生物学中居于核心地位。此处处理为描述性的，不具指导性。

History

Mitchison和Kirschner于1984年发现的动态不稳定性重塑了对微管如何组织细胞的理解；Vale、Sheetz及其同事对驱动蛋白的鉴定揭示了沿着这些轨道驱动运输的马达。

Key figures

• Tim Mitchison
• Marc Kirschner
• Ronald Vale
• Michael Sheetz

Seminal works

• mitchison1984
• alberts2014

Frequently asked questions

为什么微管具有极性？

它们的微管蛋白组成单元都指向同一方向，使微管具有两个不同的末端：一个生长较快的正端和一个负端，这使得马达能够沿着它们定向运输货物。

什么是动态不稳定性？

这是一种行为，微管可以突然从稳定生长转变为快速收缩，然后再转回来，从而使细胞能够快速重塑其微管网络。