鋅離子通過修飾微管蛋白取代Tau和MAP蛋白的作用

在神經(jīng)元細胞中已觀察到鋅水平的變化，鋅有可能改變神經(jīng)細胞內(nèi)的信號轉導；然而，鋅引起的下游效應的確切機制尚未被闡明。Minckley T. 等人最近的研究發(fā)現(xiàn)，微管蛋白是鋅調節(jié)神經(jīng)元功能的一個重要靶點。初步的活細胞成像研究表明，鋅水平的增加會導致溶酶體和線粒體的運動的明顯減少。由于這些細胞器的運輸是由驅動蛋白促進的，因此作者研究了鋅是否影響了這些驅動蛋白。他們通過inducible cargo trafficking實驗分析，發(fā)現(xiàn)鋅確實能直接抑制KIF5A驅動蛋白的運動。進一步的分析表明，雖然驅動蛋白的運動在鋅的作用下減弱了，但運動能力的降低并不是由于微管蛋白的不穩(wěn)定或KIF5A從微管蛋白上脫落造成的。這些發(fā)現(xiàn)得到了體外TIRF試驗的支持，該試驗評估了鋅存在時微管蛋白和驅動蛋白之間的相互作用。然后，他們利用鋅滴定測定實驗來獲得KIF5A ATPase的活性，發(fā)現(xiàn)皮摩爾水平的鋅促進了活性；然而，一旦鋅達到納摩爾水平，ATPase的活性就會降低。由此發(fā)現(xiàn)，在較高水平下，鋅分子會直接與微管蛋白相互作用，甚至會促進微管蛋白聚合。結合的鋅會影響微管蛋白和一些微管結合蛋白（MAPs）之間的相互作用，比如tau和雙皮質素。這些發(fā)現(xiàn)表明，鋅可能在神經(jīng)細胞的微管調節(jié)、運動功能和細胞器運輸中具有重要的功能。Cytoskeleton公司純化的 KIF5A 蛋白(Cat. # KR01-A)對于研究鋅如何控制運動蛋白和軸突運輸至關重要。

上圖：微管蛋白的3D蛋白質模型，預測與鋅相互作用的特定氨基酸被突出顯示。（圖改編自 Minckley T. et al. JCB 2023）

參考文獻：

1.Minckley T. et al. Zn2+ decoration of microtubules arrests axonal transport and displaces tau, doublecortin, and MAP2C. J Cell Biol. 2023 Aug 7;222(8):e202208121. doi: 10.1083/jcb.202208121. Epub 2023 Jun 16.

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