I microtubuli sono polimeri noncovalenti dinamici mesoscala essenziali per tutta la vita eucariotica. Il loro comportamento dinamico è fondamentale per dividere, differenziare e migrare le cellule. I microtubuli sono costruiti attraverso l’assemblaggio laterale di protofilamenti lineari formati attraverso l’associazione testa-coda di dimeri di tubulina (1). L’associazione laterale dei protofilamenti forma il microtubulo cilindrico cavo. I microtubuli crescono attraverso l’aggiunta di dimeri di tubulina alle loro punte. Osservazioni di singoli microtubuli utilizzando una varietà di tecniche ottiche accoppiate con analisi biochimiche e modellazione hanno portato a un quadro concettuale per comprendere la cinetica e le transizioni strutturali che si verificano durante la loro crescita e smontaggio. In PNAS, Mickolajczyk et al. (2) sfrutta la potenza dei recenti sviluppi nell’ingegneria della tubulina ricombinante (3 ⇓ ⇓ -6) e nella microscopia interferometrica a dispersione (interferat) (7) per misurare direttamente le costanti di associazione e dissociazione dei singoli dimeri di tubulina sulla punta del microtubulo in crescita (kOn e kOff, rispettivamente) e avanzare un modello per la crescita dei microtubuli.
Nonostante decenni di ricerca sulla dinamica dei microtubuli, le proprietà polimeriche di base come i tassi di addizione e perdita di dimero di tubulina alle punte dei microtubuli sono ancora controverse e variano di un ordine di grandezza tra gli studi, anche in un sistema semplificato in vitro (1, 8, 9). Queste incertezze limitano la nostra comprensione dell’autoassemblaggio della tubulina e della sua regolazione da parte della miriade di proteine che si associano ai microtubuli nelle cellule (10). Perché ci manca ancora una visione dettagliata dell’assemblaggio dei microtubuli quando sforzi simili nel campo dell’actina hanno prodotto una comprensione quantitativa più profonda delle dinamiche dell’actina (11)? Una ragione è la struttura multistranded del microtubulo. A differenza dell’actina, che consiste di due fili elicoidali, i microtubuli sono tipicamente formati da 13 protofilamenti che possono crescere indipendentemente l’uno dall’altro. Protofilamenti multipli possono creare diverse disposizioni che possono dare origine a diverse cinetiche di associazione e dissociazione dei dimeri di tubulina alle loro punte. Tuttavia, i metodi di imaging dinamico disponibili mancano della risoluzione per distinguere i singoli protofilamenti sulla punta, fornendo essenzialmente solo informazioni unidimensionali sulla crescita dei microtubuli. Studi classici con microscopia a contrasto di interferenza differenziale video-potenziata per misurare i tassi di crescita di singoli microtubuli a diverse concentrazioni di tubulina solubile hanno fornito stime di tubulina kOn e kOff (8) (Fig. 1). Questi sono stati dedotti assumendo un semplice modello unidimensionale di Oosawa in cui il tasso di crescita varia linearmente con la concentrazione di tubulina e kOff è indipendente dalla concentrazione di tubulina (12). Questi studi hanno riportato valori di kOn e kOff all’estremità crescente del microtubulo di respectively 8,9 µM−1 respectively s−1 e 44 s−1, rispettivamente (8).
