Les cellules sont caractérisées pour être stables mais très flexibles. Ils modifient constamment leur forme et se déplacent même à travers les tissus. Ces propriétés vitales sont basées sur un réseau organisé dynamiquement de filaments d’actine ramifiés, qui génère des forces de poussée pour déplacer la membrane cellulaire. Une équipe interdisciplinaire dirigée par Peter Bieling et Stefan Raunser de l’Institut Max Planck de physiologie moléculaire (MPI) de Dortmund a maintenant révélé conjointement un mécanisme jusqu’alors inconnu, expliquant remark l’arrêt de la croissance des filaments d’actine plus anciens au sein du réseau favorise la formation de nouveaux. maintenant ainsi la construction et la fonction du cytosquelette, un peu comme une bonne taille des haies dans le jardin.
Les cellules grandissent, se divisent, changent de forme et se déplacent. Ils structurent le corps et les tissus, pénètrent dans les plaies pour les refermer ou chassent les bactéries présentes dans notre sang. La mobilité des cellules est une affliction préalable à une variété de fonctions biologiques essentielles et est assurée par le cytosquelette. Ce réseau protéique dynamique s’assemble à l’intérieur de la membrane cellulaire et est responsable de la forme de la cellule, de sa stabilité mécanique et de sa capacité à se déplacer.
Comment de minuscules molécules s’assemblent en de grandes structures puissantes
Un élément clé du cytosquelette est l’actine, qui peut s’auto-assembler en filaments. Mais d’où vient réellement la power de poussée du cytosquelette ? L’origine réside dans un processus de nucléation qui se produit juste sous la membrane cellulaire. La nucléation de nouveaux filaments d’actine est initiée par un complexe protéique appelé Arp2/3, qui est activé par des facteurs favorisant la nucléation liés à la membrane (NPF). L’Apr2/3 forme la graine initiale d’un nouveau filament et relie cette graine au côté des filaments furthermore anciens. Après la development initiale de cette graine d’actine, d’autres monomères d’actine se fixent et construisent un filament qui se développe contre la membrane. Ce processus de croissance génère la power de poussée. La framework résultante du réseau d’actine ressemble à un arbre ou à une haie, avec de nombreuses branches connectées de filaments d’actine.
La taille de la haie d’actine favorise la croissance de nouveaux filaments
Pour assurer une transmission optimale de la puissance à la membrane plasmique, le réseau ramifié d’actine nécessite une maintenance keep on. Un acteur clé dans ce processus est la protéine de coiffage. Sa tâche principale est d’arrêter l’allongement des filaments avant qu’ils ne deviennent trop longs et d’empêcher l’allongement non productif des filaments qui s’éloignent de la membrane cellulaire. Le coiffage des filaments d’actine a donc un effet similaire à la taille d’une haie : il maintient la haie (d’actine) propre et bien rangée, un peu comme une bonne taille Cependant, il stimule également la output de bourgeonnement (ramification d’actine) près des bords de la plante (membrane) à travers l’Arp2 /3 complexe. Le mécanisme précis impliqué dans la façon dont la protéine de coiffage contrôle la vitesse à laquelle Arp2/3 forme de nouveaux filaments n’était pas compris auparavant.
Remark un tentacule moléculaire régule la ramification
Une équipe interdisciplinaire de biologistes structurels et de biochimistes du MPI de Dortmund, en collaboration avec des biologistes cellulaires de l’Université de Braunschweig, a maintenant découvert le mécanisme jusqu’ici énigmatique derrière la fonction opposée de la protéine de coiffage dans l’assemblage du réseau ramifié. Une composition à haute résolution de la protéine de coiffage liée à une extrémité de filament d’actine produite par le co-premier auteur Felipe Merino en utilisant la cryo-microscopie électronique a révélé que la protéine de coiffage fait beaucoup in addition que ce que l’on croyait auparavant. Il arrête non seulement la croissance des filaments, mais empêche également l’extrémité d’interagir avec d’autres protéines. As well as important encore, il bloque la liaison des facteurs favorisant la nucléation (les activateurs Arp2/3) by means of une minuscule extension “tentacule”. Johanna Funk, co-première auteure de l’étude, a pu montrer que le retrait de ce tentacule n’empêchait pas la protéine de coiffage d’arrêter la croissance des filaments, mais inhibait considérablement l’assemblage du réseau et l’efficacité de la protrusion lamellipodiale requise pour le mouvement des cellules lorsqu’ils travaillent ensemble. avec toutes les autres protéines nécessaires pour construire des réseaux ramifiés.
“L’étude du rôle de la protéine de coiffage sous de nombreux angles différents a permis de découvrir des détails sur la façon dont les protéines centrales qui construisent des réseaux d’actine ramifiés n’agissent pas comme des acteurs séparés comme on le pensait auparavant, mais vraiment comme une unité fonctionnelle. Nous espérons que nos découvertes contribueront à une meilleure compréhension du mouvement cellulaire des cellules saines et malades à l’avenir », explique Peter Bieling.