Biologie cellulaire : Stratégie de la protéine Dis1 pour le raccourcissement des microtubules chez la levure à fission


La division cellulaire, c’est-à-dire le processus par lequel une cellule mère se divise en deux cellules filles, est fondamentale pour la croissance, la réparation et la reproduction des organismes vivants. Au cours de la division cellulaire, les chromosomes sont tirés vers les pôles opposés du fuseau par le raccourcissement de cordes moléculaires appelées microtubules. Les microtubules, qui sont composés de la protéine tubuline, se raccourcissent à l’aide de molécules de type « Pac-man » qui rongent leurs extrémités. Dans la plupart des organismes, ces molécules de type Pac-man sont un groupe de protéines de la sous-famille des kinésines-13 qui conduisent au raccourcissement des microtubules. Fait intéressant, lors de la division cellulaire chez la levure de fission, le raccourcissement des microtubules se produit également en l’absence de protéines kinésine-13, suggérant l’implication d’autres protéines.

Récemment, une équipe de chercheurs comprenant le professeur Masamitsu Sato et le doctorant Yuichi Murase du Département des sciences de la vie et des biosciences médicales de l’Université Waseda, Mika Toya du Centre mondial des sciences et de l’ingénierie de l’Université Waseda, Junichiro Yajima du Département de Sciences de la vie à l’Université de Tokyo et Takahiro Hamada du Département des biosciences de l’Université des sciences d’Okayama ont mené une étude pour identifier ces protéines non kinésines.

Il est connu que les protéines de la famille TOG/XMAP215 telles que Dis1 sont impliquées dans l’élongation des microtubules chez certaines espèces. Cependant, des découvertes antérieures ont indiqué que même dans les cellules sans la protéine Dis1, la longueur des microtubules est similaire à celle des cellules normales. Pour aller plus loin, Sato déclare : « Il y a vingt ans, les chercheurs considéraient les protéines TOG comme des stabilisateurs conventionnels des microtubules et pensaient que la kinésine était le seul facteur responsable du raccourcissement des microtubules pour transporter les chromosomes. Mais mon observation au microscope a indiqué que Dis1 agissait comme un déstabilisateur. , ce qui me rend curieux de savoir exactement comment le raccourcissement des microtubules se produit dans la levure. »

Dans cette étude, publiée en ligne le 26 novembre 2022 dans Communications Biology, l’équipe a testé son hypothèse selon laquelle Dis1 pourrait être impliqué dans le raccourcissement des microtubules chez la levure.

Pour arriver à leurs conclusions, l’équipe a mené des expériences in vitro et in vivo dans des cellules de levure. Ils ont capturé des images de microtubules dans la levure par microscopie à fluorescence et ont examiné comment Dis1 modifiait la longueur des microtubules. Les images capturées à des intervalles de cinq secondes montrent que Dis1 favorise le raccourcissement des microtubules par la catastrophe des microtubules – un processus dans lequel les microtubules en croissance passent soudainement à un état de raccourcissement rapide.

Avant d’être divisés et tirés, les chromosomes sont maintenus en place par des microtubules émanant des pôles opposés. L’équipe a observé que Dis1 s’accumule près de la pointe du microtubule au point du chromosome où les microtubules se fixent, connu sous le nom de kinétochore. Cela suggère que Dis1 provoque une catastrophe des microtubules en restant ancré à la jonction microtubule-kinétochore, provoquant ainsi un raccourcissement soudain des microtubules.

Pour tester si Dis1 est effectivement impliqué dans l’extraction des chromosomes, l’équipe a créé des oligomères Dis1 artificiels qui ont ensuite été attachés à la région du bras chromosomique, pour induire une extraction artificielle des chromosomes chez la levure. L’équipe a observé une traction douce et fréquente des bras chromosomiques par les microtubules connectés au kinétochore artificiel Dis1 vers les pôles du fuseau.

L’interaction de Dis1 avec les microtubules de la levure de fission est unique et inattendue puisque les protéines TOG/XMAP215 sont connues pour être impliquées dans la polymérisation des microtubules, le processus qui conduit à l’allongement des microtubules dans de nombreux organismes.

Quelles sont les applications à long terme de ces découvertes ? Sato réfléchit : « Nous envisageons que le dispositif moléculaire créé dans cette étude puisse être une plate-forme pour la machinerie artificielle de ségrégation des chromosomes, ce qui pourrait contribuer à la thérapie des maladies causées par des défauts de ségrégation des chromosomes. Alternativement, il pourrait être utilisé pour la construction de cellules artificielles capables de séparer indépendamment le matériel génétique des descendants. »

Source de l’histoire :

Matériel fourni par Université Waseda. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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