Catastrophine
La catastrophine (protéine liée aux catastrophes) est un terme utilisé pour décrire les protéines associées au désassemblage des microtubules. Les catastrophines affectent le raccourcissement des microtubules, un processus connu sous le nom de catastrophe des microtubules[1].
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Présentation de la dynamique des microtubules
modifierLes microtubules sont des polymères de sous-unités de tubuline disposées dans des tubes cylindriques. La sous-unité est composée d'alpha et de bêta tubuline. Le GTP se lie à l'alpha tubuline de manière irréversible. La bêta-tubuline se lie au GTP et s'hydrolyse en GDP. C'est le GDP lié à la bêta-tubuline qui régule la croissance ou le désassemblage du microtubule[2]. Cependant, ce GDP peut être déplacé par le GTP. La bêta-tubuline liée à la GTP est décrite comme ayant un capuchon GTP qui permet une croissance stable[3].
Les microtubules existent dans un état stable ou instable. La forme instable d'un microtubule se trouve souvent dans les cellules qui subissent des changements rapides tels que la mitose[1]. Elle existe dans un état d'instabilité dynamique où les filaments se développent et rétrécissent apparemment au hasard. Une compréhension mécaniste des causes du rétrécissement des microtubules est encore en cours de développement[4].
Modèle de catastrophe
modifierUn modèle propose que la perte du plafond GTP entraîne une contraction des protofilaments contenant le GDP. Sur la base de ce modèle GTP-cap, la catastrophe se produit de manière aléatoire. Le modèle propose qu'une augmentation de la croissance des microtubules sera corrélée à une diminution de la fréquence des catastrophes aléatoires ou vice versa. La découverte de protéines associées aux microtubules qui modifient le taux de catastrophe sans avoir d'impact sur le taux de croissance des microtubules remet en question ce modèle de croissance et de rétrécissement stochastiques[5].
Catastrophines qui augmentent la catastrophe
modifierIl a été démontré que l'oncoprotéine 18/Stathmin augmente la fréquence des catastrophes[5].
La protéine XKCM1 liée à la kinésine stimule les catastrophes dans les microtubules de Xenopus[1].
La protéine associée à la kinésine 13 MCAK augmente la fréquence des catastrophes sans affecter la promotion de la croissance des microtubules[6].
Catastrophines qui inhibent la catastrophe
modifierLa doublecortine (DCX) montre une capacité à inhiber la catastrophe sans affecter le taux de croissance des microtubules [5]
Xenopus Microtubule Protein 215 (XMAP215) a été impliqué dans l'inhibition de la catastrophe[1].
Mécanismes des catastrophines
modifierCertaines catastrophines affectent la catastrophe en se liant aux extrémités des microtubules et en favorisant la dissociation des dimères de tubuline[7].
Différents modèles mathématiques de développement de microtubules sont en cours de développement pour prendre en compte les observations in vitro et in vivo[5]. Parallèlement, il existe de nouveaux modèles in vitro de la dynamique de polymérisation des microtubules, auxquels participent les catastrophines, en cours de test pour émuler les comportements in vivo des microtubules[8].
Voir aussi
modifierRéférences
modifier- (en) Alberts, Johnson, Lewis et Raff, « Mitosis », dans Molecular Biology of the Cell, Garland Science, (lire en ligne)
- (en) Lodish, Berk, Zipursky et Matsudaira, « Microtubule Structures », dans Molecular Cell Biology, W. H. Freeman and Company, (lire en ligne)
- (en) Alberts, Johnson, Lewis et Raff, « The Self-Assembly and Dynamic Structure of Cytoskeletal Filaments », dans Molecular Biology of the Cell, Garland Science, (lire en ligne)
- (en) Lodish, Berk, Zipursky et Matsudaira, « Microtubule Dynamics and Associated Proteins », dans Molecular Biology of the Cell, W. H. Freeman and Company, (lire en ligne)
- Bowne-Anderson, Hibbel et Howard, « Regulation of Microtubule Growth and Catastrophe: Unifying Theory and Experiment », Trends in Cell Biology, vol. 25, no 12, , p. 769–779 (ISSN 1879-3088, PMID 26616192, PMCID 4783267, DOI 10.1016/j.tcb.2015.08.009)
- (en) Hunter, Caplow, Coy et Hancock, « The Kinesin-Related Protein MCAK Is a Microtubule Depolymerase that Forms an ATP-Hydrolyzing Complex at Microtubule Ends », Molecular Cell, vol. 11, no 2, , p. 445–457 (ISSN 1097-2765, PMCID 6468321, DOI 10.1016/S1097-2765(03)00049-2)
- (en) Helenius, Brouhard, Kalaidzidis et Diez, « The depolymerizing kinesin MCAK uses lattice diffusion to rapidly target microtubule ends », Nature, vol. 441, no 7089, , p. 115–119 (ISSN 0028-0836, PMID 16672973, DOI 10.1038/nature04736, Bibcode 2006Natur.441..115H)
- (en) Moriwaki et Goshima, « Five factors can reconstitute all three phases of microtubule polymerization dynamics », J Cell Biol, vol. 215, no 3, , p. 357–368 (ISSN 0021-9525, PMID 27799364, PMCID 5100292, DOI 10.1083/jcb.201604118)
