全面的突变分析定义了人类α-微管蛋白的功能格局

在高度保守、富含旁系基因的基因家族中解读错义变异仍然是理解蛋白质功能和推进精准医学的主要障碍。在这里，我们结合全面的突变分析、高含量活细胞成像和自动化定量分析，生成了人类α-微管蛋白TUBA1A中2683个单核苷酸编码变异的完整功能图谱。微管组装的系统性分析揭示了破坏蛋白折叠、伴侣蛋白参与和原丝几何形状的不同突变类别，定义了影响微管蛋白功能的结构限制。这种方法补充了基于保守性的预测工具，并使与疾病相关的变异能够重新进行功能解释。分子动力学模拟进一步揭示了GTP（鸟苷三磷酸）结合、二聚体接触和侧向界面中的局部扰动如何传播以改变丝状结构。整合这些数据集生成的预测框架可广泛适用于微管蛋白亚型和物种，从而实现对变异效应的准确推断。这项工作建立了一种可扩展的高分辨率策略，用于保守蛋白质的功能注释，并提供了对细胞骨架组装和灵活性的机制见解。