microtubuli zijn dynamische niet-kovalente polymeren op mesoscale die essentieel zijn voor alle eukaryotische leven. Hun dynamisch gedrag is cruciaal voor cellen om te delen, te differentiëren en te migreren. Microtubuli worden gebouwd door de laterale assemblage van lineaire protofilamenten gevormd door de head-to-tail Vereniging van tubuline dimeren (1). Laterale associatie van protofilamenten vormt de holle cilindrische microtubule. Microtubuli groeien door de toevoeging van tubuline dimeren aan hun uiteinden. Waarnemingen van individuele microtubules die een verscheidenheid van optische technieken gebruiken die aan biochemische analyses en modellering worden gekoppeld hebben geresulteerd in een conceptueel kader om de kinetica en structurele overgangen te begrijpen die tijdens hun groei en demontage voorkomen. In PNAS, Mickolajczyk et al. (2) Gebruik de kracht van recente ontwikkelingen in recombinante tubuline engineering (3 ⇓ ⇓ -6) en interferometric scattering microscopy (iscat) (7) om direct de associatie-en dissociatieconstanten van enkele tubuline dimeren aan de groeiende microtubule tip (kon en koff, respectievelijk) te meten en een model voor microtubule groei te ontwikkelen.
ondanks tientallen jaren onderzoek naar de dynamica van microtubuli zijn basispolymeereigenschappen, zoals de snelheid van de toevoeging van tubulinedimer en het verlies aan microtubulinepunten, nog steeds controversieel en variëren in orde van grootte tussen de studies, zelfs in een vereenvoudigd In-vitro-systeem (1, 8, 9). Deze onzekerheden beperken ons begrip van tubuline zelfassemblage en de regulatie ervan door de talloze eiwitten die geassocieerd worden met microtubuli in cellen (10). Waarom missen wij nog een gedetailleerd overzicht van microtubule assemblage wanneer gelijkaardige inspanningen op het actingebied een dieper kwantitatief begrip van actin dynamica hebben opgeleverd (11)? Een van de redenen is de multistraned structuur van de microtubule. In tegenstelling tot actin, die uit twee spiraalvormige bundels bestaat, worden microtubules typisch gevormd door 13 protofilaments die onafhankelijk van elkaar kunnen groeien. Veelvoudige protofilamenten kunnen verschillende regelingen creëren die tot verschillende vereniging en dissociatiekinetiek van tubulinedimeren op hun uiteinden kunnen leiden. Nochtans, missen de beschikbare dynamische weergavemethodes de resolutie om individuele protofilaments bij het uiteinde te onderscheiden, hoofdzakelijk verstrekkend slechts ééndimensionale informatie over de microtubulegroei. Klassieke studies die video-verbeterde differentiële interferentie contrastmicroscopie gebruiken om de groeisnelheden van enkele microtubuli bij verschillende oplosbare tubulineconcentraties te meten verstrekten schattingen van tubuline kOn en kOff (8) (Fig. 1). Deze werden afgeleid uitgaande van een eenvoudig eendimensionaal Oosawa-model waarin de groeisnelheid lineair varieert met de tubulineconcentratie en kOff onafhankelijk is van de tubulineconcentratie (12). Deze studies rapporteerden kon en kOff waarden aan het groeiende microtubule einde van ∼8,9 µM−1 s s−1 en 44 s−1, respectievelijk (8).
