mikrotubuli är mesoskala dynamiska icke-kovalenta polymerer som är väsentliga för allt eukaryot liv. Deras dynamiska beteende är avgörande för celler att dela, differentiera och migrera. Mikrotubuli byggs genom lateral montering av linjära protofilament som bildas genom huvud-till-svans-föreningen av tubulindimerer (1). Lateral förening av protofilament bildar den ihåliga cylindriska mikrotubulen. Mikrotubuli växer genom tillsats av tubulindimerer vid deras tips. Observationer av enskilda mikrotubuli med olika optiska tekniker i kombination med biokemiska analyser och modellering har resulterat i en konceptuell ram för att förstå kinetiken och strukturella övergångar som uppstår under deras tillväxt och demontering. I PNAS, Mickolajczyk et al. (2) utnyttja kraften i den senaste utvecklingen inom rekombinant tubulinteknik (3 kg -6) och interferometrisk spridningsmikroskopi (iscat) (7) för att direkt mäta associerings-och dissociationskonstanterna för enstaka tubulindimerer vid den växande mikrotubuli-spetsen (kon respektive Koff) och främja en modell för mikrotubuli-tillväxt.
trots årtionden av forskning om mikrotubuli dynamik, grundläggande polymer egenskaper såsom hastigheter av tubulin dimer tillsats och förlust vid mikrotubuli tips är fortfarande kontroversiella och varierar med en storleksordning mellan studier, även i ett förenklat in vitro-system (1, 8, 9). Dessa osäkerheter begränsar vår förståelse av tubulin självmontering och dess reglering av myriaden av proteiner som associerar med mikrotubuli i celler (10). Varför saknar vi fortfarande en detaljerad bild av mikrotubuli-montering när liknande ansträngningar inom aktinfältet har gett en djupare kvantitativ förståelse för aktindynamik (11)? En anledning är mikrotubulens multistrande struktur. Till skillnad från aktin, som består av två spiralformade strängar, bildas mikrotubuli typiskt av 13 protofilament som kan växa oberoende av varandra. Flera protofilament kan skapa olika arrangemang som kan ge upphov till olika associerings-och dissociationskinetik av tubulindimerer vid deras tips. Tillgängliga dynamiska avbildningsmetoder saknar emellertid upplösningen för att skilja enskilda protofilament vid spetsen, vilket i huvudsak ger endast endimensionell information om mikrotubuli tillväxt. Klassiska studier med hjälp av videoförstärkt differentiell interferenskontrastmikroskopi för att mäta tillväxthastigheter för enstaka mikrotubuli vid olika lösliga tubulinkoncentrationer tillhandahöll uppskattningar av tubulin kOn och kOff (8) (Fig. 1). Dessa härleddes förutsatt att en enkel endimensionell Oosawa-modell där tillväxthastigheten varierar linjärt med tubulinkoncentration och kOff är oberoende av tubulinkoncentration (12). Dessa studier rapporterade kOn och kOff värden på den växande microtubule slutet av ∼8.9 µM−1⋅s−1 och 44 s−1, respektive (8).
