γ-TuRC開始成核過程（左）與γ-TuRC關閉（右）。關閉后，基礎就固定好了，并且可以添加微管蛋白，以根據需要延長“高速公路”的長度。圖片來源：瑪麗娜·塞爾納
科技日報記者?張佳欣
西班牙巴塞羅那基因組調控中心和西班牙國家癌癥研究中心團隊捕捉到了世界上第一張人類細胞內微管形成最早時刻的高分辨率圖像。1日發表在《科學》雜志上的這一發現，為治療從癌癥到神經發育障礙等多種不同類型的疾病奠定了基礎。
在神經元中，微管如同細胞分子長距離運輸的“高速公路”。微管是由γ微管蛋白環復合體（γ-TuRC）組裝而成的。這些蛋白質就像一張藍圖，以特定的順序放置微管蛋白，這一過程被稱為微管成核。就像鋪設一座橋的基石一樣，一旦基礎奠定，再添加微管蛋白，以使橋梁保持必要的長度。
為了讓細胞正常工作，微管需要由13個不同的微管蛋白組成。幾年前，研究人員困惑地發現，人類γ-TuRC暴露出14個微管蛋白。但高分辨率結構的所有微管蛋白成像一直難以實現。
為了在γ-TuRC形成微管的同時對其進行觀察，研究人員在電子顯微鏡中心制備了樣品，并用一層薄冰將其速凍，以保持相關分子的自然形狀，以幫助辨別近乎原子級的結構細節。隨后，研究人員使用冷凍電子顯微鏡和復雜圖像處理方法來確定γ-TuRC在形成微管的過程中的三維結構。
分析表明，當γ-TuRC開始進行成核反應過程并開始形成微管時，其巧妙地改變了形狀。它最初處于開放狀態，隨著微管的生長逐漸關閉。這一變化使γ-TuRC將其14個微管中的一個隱藏起來，形成了只有13個微管的結構。
微管功能障礙最廣為人知的后果是癌癥，這是一種以細胞增殖失控為特征的疾病。當微管形成過程出現問題時，會出現小頭畸形等神經發育障礙，以及從呼吸系統疾病到心臟病等其他疾病。
一些抗癌藥物通過靶向微管發揮作用，從一開始在就防止它們分解或形成。然而，這些藥物不分青紅皂白地破壞了癌細胞和健康細胞中的微管，產生了副作用，腫瘤也會對這些藥物產生耐藥性。了解微管鋪設的精確機制，將有助開發更有針對性和有效的癌癥治療方法。
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