GTP引发微管组装机制的结构见解

在真核生物中，微管（MT）的动态组装在众多细胞过程中发挥着重要作用。GTP触发MT组装的潜在机制仍不清楚。在此，我们展示了微管蛋白异二聚体在GTP和GDP结合状态、GTP-微管蛋白的中间组装状态以及MT最终组装阶段的cryo-EM结构。GTP-和GDP-微管蛋白异二聚体均采取相似的弯曲构象，且仅存在细微的柔性差异。在微管蛋白异二聚体的头尾相接寡聚体中，GDP-微管蛋白的二聚体间界面表现出更大的柔性，尤其是在切向弯曲方面。中间组装状态的cryo-EM揭示了两种类型的微管蛋白侧向接触：“Tube-bond”和“MT-bond”。此外，分子动力学（MD）模拟表明，GTP通过多个连续步骤触发MT组装中的侧向接触形成，从而逐渐拉直弯曲的微管蛋白异二聚体。因此，我们提出了一个包含纵向和侧向接触形成的GTP启动MT组装的柔性模型，以解释MT的成核和组装。