Régulation de la dynamique des microtubules et de leurs fonctions

Carsten Janke

Carsten Janke Chef d'équipe Tél :

Les microtubules, éléments clé du cytosquelette, sont impliquées dans un grand nombre de fonctions dans des cellules eucaryotes.

Ils s’assemblent à partir des dimères de a- et b-tubuline. Les tubulines sont sujets à un grand nombre de modifications post-traductionnelles (Fig. 1), qui fournissent un mécanisme rapide et réversible de diversifier les fonctions de microtubules dans les cellules. Notre équipe étudie les mécanismes et les fonctions de ces modifications en utilisant des approches interdisciplinaires.

Figure 1 : Représentation schématique des modifications post traductionnelles de la tubuline Ce schéma représente les trois modifications post traductionnelles qui affectent directement la queue C-terminale de la tubuline, ainsi que leurs mécanismes et les enzymes impliquées. Polyglutamylation et polyglycylation ont lieu sur les tubulines et , alors que la détyrosination est limitée à la tubuline .
Figure 1 : Représentation schématique des modifications post traductionnelles de la tubuline
Ce schéma représente les trois modifications post traductionnelles qui affectent directement la queue C-terminale de la tubuline, ainsi que leurs mécanismes et les enzymes impliquées. Polyglutamylation et polyglycylation ont lieu sur les tubulines et , alors que la détyrosination est limitée à la tubuline .

Notre équipe a identifié les enzymes impliquées dans la polyglutamylation (1, 2), deglutamylation (3 ,4) et polyglycylation (5) de la tubuline. Suite à la découverte de ces enzymes, nous étudions actuellement (i) les mécanismes moléculaires, et (ii) les fonctions biologiques de ces enzymes.

La polyglutamylation et la polyglycylation ont lieu sur les queues de C-terminales des tubulines. Ces queues se trouvent sur la surface extérieure des microtubules (Fig. 1). En conséquence, leur modification post traductionnelle peut être implique dans la régulation des interactions entre les microtubules et leurs partenaires multiples, comme les « microtubule associated proteins » (MAP), ou les moteurs moléculaires. Nous avons pu démontrer une régulation de l’activité enzymatique de la protéine spastin par la tubuline polyglutamylation (6), et une stabilisation des axonèmes ciliaires par la glycylation de la tubuline (5, 7). Nos études fonctionnelles ont démontré un rôle important de la polyglutamylation et la polyglycylation pour les cils motiles et primaires chez les mammifères (7, 8), et nous avons mis en évidence une implication directe de la polyglutamylation dans la neurodégénérescence chez la souris (4). Par la suite, nous avons découvert un lien direct entre une glycylase et le développement du cancer colorectal chez l’homme (8).

Pour nos projets en cours, nous appliquons les approches biochimiques, biophysiques et la biologie structurale ainsi que la biologie cellulaire et le modèle murin pour étudier les mécanismes moléculaires par lesquels les modifications post traductionnelles de la tubuline régulent les fonctions des microtubules. Nos études fonctionnelles portent sur le système nerveux, les cils et les flagelles (y compris la spermatogenèse), et la division cellulaire. Notre équipe collabore étroitement avec les cliniciens pour étudier les implications de modifications post traductionnelles de la tubuline dans les pathologies humaines.

Nos récentes découvertes

Publications clés

Année de publication : 2018

Maria M Magiera, Satish Bodakuntla, Jakub Žiak, Sabrina Lacomme, Patricia Marques Sousa, Sophie Leboucher, Torben J Hausrat, Christophe Bosc, Annie Andrieux, Matthias Kneussel, Marc Landry, André Calas, Martin Balastik, Carsten Janke (2018 Nov 12)

Excessive tubulin polyglutamylation causes neurodegeneration and perturbs neuronal transport.

The EMBO journal. : DOI : e100440
Vandana Shashi, Maria M Magiera, Dennis Klein, Maha Zaki, Kelly Schoch, Sabine Rudnik-Schöneborn, Andrew Norman, Osorio Lopes Abath Neto, Marina Dusl, Xidi Yuan, Luca Bartesaghi, Patrizia De Marco, Ahmed A Alfares, Ronit Marom, Stefan T Arold, Francisco J Guzmán-Vega, Loren Dm Pena, Edward C Smith, Maja Steinlin, Mohamed Oe Babiker, Payam Mohassel, A Reghan Foley, Sandra Donkervoort, Rupleen Kaur, Partha S Ghosh, Valentina Stanley, Damir Musaev, Caroline Nava, Cyril Mignot, Boris Keren, Marcello Scala, Elisa Tassano, Paolo Picco, Paola Doneda, Chiara Fiorillo, Mahmoud Y Issa, Ali Alassiri, Ahmed Alahmad, Amanda Gerard, Pengfei Liu, Yaping Yang, Birgit Ertl-Wagner, Peter G Kranz, Ingrid M Wentzensen, Rolf Stucka, Nicholas Stong, Andrew S Allen, David B Goldstein, , Benedikt Schoser, Kai M Rösler, Majid Alfadhel, Valeria Capra, Roman Chrast, Tim M Strom, Erik-Jan Kamsteeg, Carsten G Bönnemann, Joseph G Gleeson, Rudolf Martini, Carsten Janke, Jan Senderek (2018 Nov 12)

Loss of tubulin deglutamylase CCP1 causes infantile-onset neurodegeneration.

The EMBO journal. : DOI : e100540
Maria M Magiera, Puja Singh, Carsten Janke (2018 May 31)

SnapShot: Functions of Tubulin Posttranslational Modifications.

Cell : 1552-1552.e1 : DOI : 10.1016/j.cell.2018.05.032
Maria M Magiera, Puja Singh, Sudarshan Gadadhar, Carsten Janke (2018 May 31)

Tubulin Posttranslational Modifications and Emerging Links to Human Disease.

Cell : 1323-1327 : DOI : 10.1016/j.cell.2018.05.018
Renaud Chabrier, Carsten Janke (2018 Mar 1)

The comeback of hand drawing in modern life sciences.

Nature reviews. Molecular cell biology : DOI : 10.1038/nrm.2017.126

Année de publication : 2017

Sudarshan Gadadhar, Hala Dadi, Satish Bodakuntla, Anne Schnitzler, Ivan Bièche, Filippo Rusconi, Carsten Janke (2017 Sep 4)

Tubulin glycylation controls primary cilia length.

The Journal of cell biology : 2701-2713 : DOI : 10.1083/jcb.201612050
toutes les publications