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 : 2018

Maria M Magiera, Puja Singh, Carsten Janke (2018 Jun 2)

SnapShot: Functions of Tubulin Posttranslational Modifications.

Cell : 1552-1552.e1 : DOI : S0092-8674(18)30644-5
Maria M Magiera, Puja Singh, Sudarshan Gadadhar, Carsten Janke (2018 Jun 2)

Tubulin Posttranslational Modifications and Emerging Links to Human Disease.

Cell : 1323-1327 : DOI : S0092-8674(18)30595-6

Année de publication : 2017

Renaud Chabrier, Carsten Janke (2017 Dec 21)

The comeback of hand drawing in modern life sciences.

Nature reviews. Molecular cell biology : DOI : 10.1038/nrm.2017.126
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
Kathiresan Natarajan, Sudarshan Gadadhar, Judith Souphron, Maria M Magiera, Carsten Janke (2017 Jun 1)

Molecular interactions between tubulin tails and glutamylases reveal determinants of glutamylation patterns.

EMBO reports : 1013-1026 : DOI : 10.15252/embr.201643751
Montserrat Bosch Grau, Christel Masson, Sudarshan Gadadhar, Cecilia Rocha, Olivia Tort, Patricia Marques Sousa, Sophie Vacher, Ivan Bieche, Carsten Janke (2017 Mar 1)

Alterations in the balance of tubulin glycylation and glutamylation in photoreceptors leads to retinal degeneration.

Journal of cell science : DOI : 10.1242/jcs.199091
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