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微小管ダイナミクスにおけるGTP加水分解の役割は、GTPの類似体、Guanylyl-（アルファ、ベータ） - メチレン - ジフォスホネート（GMPCPP）を使用して再投資されています。この類似体は、GTPよりも4〜8倍低い親和性を持つチューブリン交換可能なヌクレオチド結合部位（Eサイト）に結合し、通常の微小管の重合を促進します。GMPCPP-チューブリンを使用した微小管の重合速度は、GTP-チューブリンの重合速度と非常によく似ています。ただし、GTPで重合した微小管とは対照的に、GMPCPPミクロチューブは等温希釈後に急速に解重合しません。GMPCPPミクロチューブの脱低重合速度は、GDPミクロチューブの500 S-1と比較して0.1 S-1です。GMPCPPは、動的不安定性も完全に抑制します。以前の研究とは反対に、GMPCPPのベータ - ガンマ結合は、微小管格子に組み込まれた後、4 x 10（-7）S-1の速度定数で非常にゆっくりと加水分解されていることがわかります。GMPCPP加水分解は重合実験の過程で無視できるため、微小管ダイナミクスにおける加水分解の役割をテストするために使用できます。私たちの結果は、チューブリンによるGTP加水分解は正常な重合には必要ではなく、解重合、したがって動的不安定性に不可欠であるという考えの強力な新しい証拠を提供します。GMPCPPは微小管の自然核形成を強く促進するため、チューブリンによるGTP加水分解は、自然微小管核生成を阻害する重要な生物学的役割も果たすことを提案します。
微小管ダイナミクスにおけるGTP加水分解の役割は、GTPの類似体、Guanylyl-（アルファ、ベータ） - メチレン - ジフォスホネート（GMPCPP）を使用して再投資されています。この類似体は、GTPよりも4〜8倍低い親和性を持つチューブリン交換可能なヌクレオチド結合部位（Eサイト）に結合し、通常の微小管の重合を促進します。GMPCPP-チューブリンを使用した微小管の重合速度は、GTP-チューブリンの重合速度と非常によく似ています。ただし、GTPで重合した微小管とは対照的に、GMPCPPミクロチューブは等温希釈後に急速に解重合しません。GMPCPPミクロチューブの脱低重合速度は、GDPミクロチューブの500 S-1と比較して0.1 S-1です。GMPCPPは、動的不安定性も完全に抑制します。以前の研究とは反対に、GMPCPPのベータ - ガンマ結合は、微小管格子に組み込まれた後、4 x 10（-7）S-1の速度定数で非常にゆっくりと加水分解されていることがわかります。GMPCPP加水分解は重合実験の過程で無視できるため、微小管ダイナミクスにおける加水分解の役割をテストするために使用できます。私たちの結果は、チューブリンによるGTP加水分解は正常な重合には必要ではなく、解重合、したがって動的不安定性に不可欠であるという考えの強力な新しい証拠を提供します。GMPCPPは微小管の自然核形成を強く促進するため、チューブリンによるGTP加水分解は、自然微小管核生成を阻害する重要な生物学的役割も果たすことを提案します。
The role of GTP hydrolysis in microtubule dynamics has been reinvestigated using an analogue of GTP, guanylyl-(alpha, beta)-methylene-diphosphonate (GMPCPP). This analogue binds to the tubulin exchangeable nucleotide binding site (E-site) with an affinity four to eightfold lower than GTP and promotes the polymerization of normal microtubules. The polymerization rate of microtubules with GMPCPP-tubulin is very similar to that of GTP-tubulin. However, in contrast to microtubules polymerized with GTP, GMPCPP-microtubules do not depolymerize rapidly after isothermal dilution. The depolymerization rate of GMPCPP-microtubules is 0.1 s-1 compared with 500 s-1 for GDP-microtubules. GMPCPP also completely suppresses dynamic instability. Contrary to previous work, we find that the beta--gamma bond of GMPCPP is hydrolyzed extremely slowly after incorporation into the microtubule lattice, with a rate constant of 4 x 10(-7) s-1. Because GMPCPP hydrolysis is negligible over the course of a polymerization experiment, it can be used to test the role of hydrolysis in microtubule dynamics. Our results provide strong new evidence for the idea that GTP hydrolysis by tubulin is not required for normal polymerization but is essential for depolymerization and thus for dynamic instability. Because GMPCPP strongly promotes spontaneous nucleation of microtubules, we propose that GTP hydrolysis by tubulin also plays the important biological role of inhibiting spontaneous microtubule nucleation.
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