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Role of the tubulin posttranslational modifications and microtubule severing protein, katanin in the cilia central pair assembly

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La catanine dans les cils vibratils

Les cils sont des protrusions cellulaires à base de microtubules dotés de fonctions sensorielles et locomotrices. La katanine, la protéine de fragmentation des microtubules, et les variations du taux de modifications post-translecture de tubuline affectent l'assemblage des structures ciliaires et seraient responsables des troubles génétiques ciliaires.

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Les cils sont des structures cellulaires à base de microtubules qui ont été préservés au cours de l'évolution. Il existe deux types de cils cellulaires: les cils moteurs et les cils primaires non moteurs qui servent généralement d'organites sensoriels. Chez l'homme, on retrouve les cils primaires sur pratiquement toutes les cellules de notre organisme. Le squelette microtubulaire des cils se compose de 9 doublets de microtubules périphériques. Les cils moteurs possèdent deux microtubules centraux supplémentaires que l'on appelle paire centrale (PC). Des observations antérieures ont montré que l'absence ou la mutation de la protéine p60 katanine, capable de couper les microtubules ou celle de sa sous-unité régulatrice p80 entraînait la formation de cils dont la paire centrale est absente. Le projet CP ASSEMBLY IN CILIA (Role of the tubulin posttranslational modifications and microtubule severing protein, katanin in the cilia central pair assembly), financé par l'UE, a été lancé pour étudier le rôle des modifications de tubuline et de katanine, la protéine de fragmentation des microtubules, dans la formation des microtubules de PC. Les chercheurs ont analysé des sous-unités de katanine p60 et p80 dans les cellules de protozoaires Tetrahymena, et ont montré que les mécanismes moléculaires qui régulent le taux et l'activité de katanine sont préservés. L'analyse approfondie des sous-unités de katanine a montré que le fragment terminal N de KAT1p, un orthologue de p60, suffit pour s'associer à des microtubules et cette association est renforcée si les sous-unités de katanine sont exprimées. La surexpression prolongée de KAT3p, un orthologie de p80 chez les Tetrahymena, entraîne l'inhibition de la cytokinésie conduisant à la formation de cellules monstres multinucléaires similaires comme les versions KO de KAT1. De plus, la surexpression d'uniquement ce fragment de KAT3p contenant des motifs WD40 suffit pour procéder à la phénocopie de KAT1-KO. Les tests in vitro ont montré que les microtubules des cellules surexprimant l'acétyl-transférase de tubuline-alpa étaient fragmentées plus rapidement que les versions sauvages. Le taux élevé d'acétylation de tubuline n'avait pas d'impact sur la localisation de la katanine. Néanmoins, dans les cellules avec des microtubules hyperglutamylées, l'orthologie de p60, KAT1p était supprimée des cils et des corps basaux, alors que la localisation de l'orthologue p80, KAT3p n'était pas affectée. Les chercheurs ont découvert que dans les cellules de micro-organismes du nom de tetrahymena, le taux de sous-unités de katanine est régulé par la dégradation de la protéine dépendante de 26S. Les chercheurs ont étudié le rôle de l'homologue p60 de la katanine, KATNAL2 et ont montré que dans l'orthologue KATNAL2 des cellules de Tetrahymena, KAT2p est une protéine ciliaire qui colocalise les microtubules périphériques et centraux. Ces études fondamentales ont souligné l'importance de la katanine dans l'assemblage et le bon fonctionnement des cils. Les résultats du projet CP ASSEMBLY IN CILIA ont contribué à élargir les connaissances sur la base des syndromes et des maladies associées aux cils.

Mots‑clés

Cils, microtubules, troubles génétiques, katanine, CP ASSEMBLY IN CILIA

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