动粒微管

英文名：Kinetochore Microtubule
分类：细胞生物学 / 细胞分裂相关结构 / 有丝分裂纺锤体组分

定义：动粒微管是细胞有丝分裂或减数分裂过程中，从纺锤体两极发出并附着于染色体动粒的微管结构，通过动态组装与去组装产生机械拉力，驱动染色体向细胞两极分离，确保遗传物质均等分配。

形态特征

1. 结构组成
• 由α/β微管蛋白异二聚体聚合形成的极性管状纤维，直径约25 nm，长度1-10 μm（取决于细胞类型）。
• 极性：正端（快速生长端）嵌入动粒外层纤维冠，负端（缓慢解聚端）锚定于纺锤体极（中心体或非中心体纺锤体极）。
2. 动态行为
• 具有动态不稳定性：随机在生长（聚合）与收缩（解聚）状态间切换，其正端通过动粒相关蛋白（如Ndc80复合体）与动粒稳定结合。
• 动粒处常富集正端追踪蛋白（如EB1），调控微管动态行为。

功能与机制

1. 染色体运动驱动
• 中期排列：通过动粒微管的拉力与反拉力平衡，将染色体排列于赤道板。
• 后期分离：微管解聚产生的“Pac-Man机制”及马达蛋白（如CENP-E）协同驱动姐妹染色单体向两极移动。
2. 张力检验
• 动粒微管与姐妹染色单体两侧纺锤体极的双极附着产生张力，激活Aurora B激酶纠正错误附着（如单极或多极附着）。
3. 信号传导
• 通过微管结合蛋白（如CLASP）传递机械信号，触发纺锤体组装检验点（SAC）沉默，允许细胞进入后期。

1. 癌症治疗靶点
• 抗微管药物（如紫杉醇、长春碱）通过稳定或破坏动粒微管抑制癌细胞分裂，是经典化疗手段。
2. 遗传疾病机制
• 动粒微管附着缺陷可导致染色体错误分离，引发非整倍体（如唐氏综合征）或肿瘤基因组不稳定性。
3. 技术进展
• 冷冻电镜技术解析动粒-微管接口原子结构（如2017年Ndc80复合体高分辨结构），推动靶向药物设计。

发现历史

• 1882年：Walther Flemming首次描述有丝分裂中“纺锤丝”结构；
• 1953年：电子显微镜确认微管为纺锤丝的主要成分；
• 1980年代：发现动粒微管与马达蛋白的相互作用机制；
• 21世纪：单分子技术揭示微管动态行为的力学调控。

相关争议

1. 拉力来源：微管解聚产生的“滑行力”与马达蛋白主动牵引的相对贡献仍存争议；
2. 初始附着机制：随机捕获模型与选择性导向模型的竞争性解释尚未统一。