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.

Publications clés

Année de publication : 2014

Olivia Tort, Sebastián Tanco, Cecilia Rocha, Ivan Bièche, Cecilia Seixas, Christophe Bosc, Annie Andrieux, Marie-Jo Moutin, Francesc Xavier Avilés, Julia Lorenzo, Carsten Janke (2014 Oct 1)

The cytosolic carboxypeptidases CCP2 and CCP3 catalyze posttranslational removal of acidic amino acids.

Molecular biology of the cell : 3017-27 : DOI : 10.1091/mbc.E14-06-1072
Cecilia Rocha, Laura Papon, Wulfran Cacheux, Patricia Marques Sousa, Valeria Lascano, Olivia Tort, Tiziana Giordano, Sophie Vacher, Benedicte Lemmers, Pascale Mariani, Didier Meseure, Jan Paul Medema, Ivan Bièche, Michael Hahne, Carsten Janke (2014 Oct 1)

Tubulin glycylases are required for primary cilia, control of cell proliferation and tumor development in colon.

The EMBO journal : 2247-60 : DOI : 10.15252/embj.201488466

Année de publication : 2013

Montserrat Bosch Grau, Gloria Gonzalez Curto, Cecilia Rocha, Maria M Magiera, Patricia Marques Sousa, Tiziana Giordano, Nathalie Spassky, Carsten Janke (2013 Aug 5)

Tubulin glycylases and glutamylases have distinct functions in stabilization and motility of ependymal cilia.

The Journal of cell biology : 441-51 : DOI : 10.1083/jcb.201305041

Année de publication : 2010

Krzysztof Rogowski, Juliette van Dijk, Maria M Magiera, Christophe Bosc, Jean-Christophe Deloulme, Anouk Bosson, Leticia Peris, Nicholas D Gold, Benjamin Lacroix, Montserrat Bosch Grau, Nicole Bec, Christian Larroque, Solange Desagher, Max Holzer, Annie Andrieux, Marie-Jo Moutin, Carsten Janke (2010 Nov 12)

A family of protein-deglutamylating enzymes associated with neurodegeneration.

Cell : 564-78 : DOI : 10.1016/j.cell.2010.10.014
Benjamin Lacroix, Juliette van Dijk, Nicholas D Gold, Julien Guizetti, Gudrun Aldrian-Herrada, Krzysztof Rogowski, Daniel W Gerlich, Carsten Janke (2010 Jun 14)

Tubulin polyglutamylation stimulates spastin-mediated microtubule severing.

The Journal of cell biology : 945-54 : DOI : 10.1083/jcb.201001024

Année de publication : 2009

Krzysztof Rogowski, François Juge, Juliette van Dijk, Dorota Wloga, Jean-Marc Strub, Nicolette Levilliers, Daniel Thomas, Marie-Hélène Bré, Alain Van Dorsselaer, Jacek Gaertig, Carsten Janke (2009 Jun 12)

Evolutionary divergence of enzymatic mechanisms for posttranslational polyglycylation.

Cell : 1076-87 : DOI : 10.1016/j.cell.2009.05.020
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