γ-TuRC开始成核过程（左）与γ-TuRC关闭（右）。关闭后，基础就固定好了，并且可以添加微管蛋白，以根据需要延长“高速公路”的长度。
图片来源：玛丽娜·塞尔纳
科技日报记者 张佳欣
西班牙巴塞罗那基因组调控中心和西班牙国家癌症研究中心团队捕捉到了世界上第一张人类细胞内微管形成最早时刻的高分辨率图像。1日发表在《科学》杂志上的这一发现，为治疗从癌症到神经发育障碍等多种不同类型的疾病奠定了基础。
在神经元中，微管如同细胞分子长距离运输的“高速公路”。微管是由γ微管蛋白环复合体（γ-TuRC）组装而成的。这些蛋白质就像一张蓝图，以特定的顺序放置微管蛋白，这一过程被称为微管成核。就像铺设一座桥的基石一样，一旦基础奠定，再添加微管蛋白，以使桥梁保持必要的长度。
为了让细胞正常工作，微管需要由13个不同的微管蛋白组成。几年前，研究人员困惑地发现，人类γ-TuRC暴露出14个微管蛋白。但高分辨率结构的所有微管蛋白成像一直难以实现。
为了在γ-TuRC形成微管的同时对其进行观察，研究人员在电子显微镜中心制备了样品，并用一层薄冰将其速冻，以保持相关分子的自然形状，以帮助辨别近乎原子级的结构细节。随后，研究人员使用冷冻电子显微镜和复杂图像处理方法来确定γ-TuRC在形成微管的过程中的三维结构。
分析表明，当γ-TuRC开始进行成核反应过程并开始形成微管时，其巧妙地改变了形状。它最初处于开放状态，随着微管的生长逐渐关闭。这一变化使γ-TuRC将其14个微管中的一个隐藏起来，形成了只有13个微管的结构。
微管功能障碍最广为人知的后果是癌症，这是一种以细胞增殖失控为特征的疾病。当微管形成过程出现问题时，会出现小头畸形等神经发育障碍，以及从呼吸系统疾病到心脏病等其他疾病。
一些抗癌药物通过靶向微管发挥作用，从一开始在就防止它们分解或形成。然而，这些药物不分青红皂白地破坏了癌细胞和健康细胞中的微管，产生了副作用，肿瘤也会对这些药物产生耐药性。了解微管铺设的精确机制，将有助开发更有针对性和有效的癌症治疗方法。
