Rôle de la polyglutamylation dans le contrôle sélectif des moteurs moléculaires et des MAPs

Role of polyglutamylation in selective control of moleculars motors and MAPs

• Auteur / Autrice : Benjamin Lacroix
• Direction : Carsten Janke
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et biologie moléculaire
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; ....-2014)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Moteurs moléculaires

Cancer

Mitose

Microtubules

Mots clés libres

Microtubules

Modification post traductionnelle

Polyglutamylation

Mitose

Cancer

Moteurs moleculaires

Résumé

Les microtubules (MTs) sont des éléments du cytosquelette impliqués dans de nombreux processus cellulaires essentiels comme le transport intracellulaire, la motilité cellulaire ou la division cellulaire. La polyglutamylation est une modification post-traductionnelle présente sur les tubulines alpha- et beta- qui sont les protéines constitutives des MTs. Cette modification est présente sur des résidus glutamate de la partie C-terminale de la tubuline, qui est connue pour être un domaine important dans l'interaction avec les MAPs et les moteurs moléculaire. La polyglutamylation consiste en l'ajout séquentiel d'un nombre variable de résidus glutamates sur la chaîne primaire d'une protéine. Les enzymes responsables de cette modification ont été identifiés au laboratoire comme appartenant à la famille des protéines TTLLs (Tubulin Tyrosine Ligase Like proteins). Au cours de ma thèse j'ai d'abord étudié les propriétés enzymatiques de chaque polyglutamylase. J'ai pu mettre en évidence que chaque enzyme possède une spécificité de substrat (alpha ou beta-tubuline) et une préférence pour l'initiation ou l'élongation de la chaine. Le taux de glutamylation des MTs varie au cours du cycle cellulaire. Les MTs en interphase ne sont pas modifiés alors que le fuseau mitotique et le midbody le sont fortement. Cette localisation spécifique de la modification suggère un rôle particulier au niveau de ces structures. J'ai pu démontrer l'implication de la polyglutamylation dans le recrutement subcellulaire d'une MAP mitotique et dans l'activation de protéines impliquées dans la coupure des MTs, les severing proteins spastine et katanine.

Microtubules (MTs) are cytoskeletal filaments that are essential for many different cellular functions including cell division, intracellular transport and cell motility. Polyglutamylation is a post-translational modification that targets alpha- and beta-tubulin, the building blocks of MTs. This modification is present on the C-terminal tail of the tubulins, which is a main domain of interaction between MTs and MAPs (MTs associated proteins). Tubulin polyglutamylation is a complex modification that can generate long side chains of glutamates on a single modified residue of the protein. My first focus was to characterize the enzymatic properties of the polyglutamylases of the family of TTLLs (Tubulin Tyrosine Ligase Like proteins). I found that each enzyme has a specificity toward initiation or elongation of the side chains and for preferentially modifying alpha or beta tubulin. The polyglutamylation level on MTs varies during the cell cycle: interphase MTs are almost not glutamylated whereas spindle and midbody MTs are strongly modified. This suggests that tubulin polyglutamylation plays a specific role during mitosis. I demonstrated that the glutamylation pattern present on mitotic MTs regulates the localisation and activity of MAPs. I found that the mitotic MAP (TPX2) is recruited specifically to glutamylated MTs and that polyglutamylated tubulin activates the MT-severing activity of two proteins, katanin and spastin