Définition et rôle des microtubules

Thèmes abordés

Pharmacie - Santé - Social, Définition des microtubules, rôle des microtubules, protéines motrices, organites, vésicules, dynéides, protéines de liaison, cellules animales, complexe protéique, flagelline, syndrome de Kartagener

Résumé du document

Les microtubules ont une structure plus complexe que celle de l'actine mais tout aussi dynamique. Elles ont des rôles divers et importants. Elles sont liées au polymère de la tubuline, la tubuline étant hétérodimère et composée de deux protéines globulaires liées par des liaisons non covalentes. Concernant l'hétérodimère de tubuline, ces deux protéines ne sont retrouvées que dans cet hétérodimère. Chaque monomère alpha ou beta possède un site de liaison pour une molécule de GTP.

Extraits

[...] • Les récepteurs des protéines motrices, associés aux membranes, quand ils sont triés vers les compartiments spécifiques entourés d'une membrane, interagissent directement ou indirectement avec les queues appropriées des membres de la famille des kinésines Application : • De nombreux virus profitent de ce transport fondé sur les moteurs à microtubules pendant l'infection et utilisent la kinésine pour se déplacer de leur site de réplication et d'assemblage vers la membrane plasmique d'où ils sont prêts à infecter les cellules voisines • Une des protéines externes du virus de la vaccine par exemple contient un motif d'acides aminés qui sert d'intermédiaire à la liaison à la chaine légère de la kinésine-1 et au transport vers la membrane plasmique le long des microtubules • Il est intéressant de noter que ce motif est présent dans plus de 450 protéines humaines dont le tiers est associé à des maladies humaines Ainsi la kinésine transporte toute une série de charges impliquées dans une grande série d'importantes fonctions cellulaires Dynactine : • En ce qui concerne la dynéine, sa fixation sur des membranes se fait souvent par l'intermédiaire d'un gros assemblage macromoléculaire • La dynéine cytoplasmique est elle-même un énorme complexe protéique et doit s'associer à un deuxième gros complexe protéique, la dynactine, pour transloquer efficacement les organites • Le complexe de la dynactine comprend un court filament de type actine composé d'une protéine apparentée à l'actine, l'Arp1 Autres protéines : • D'autres protéines contribuent aussi à la liaison de la charge par la dynéine et à la régulation du moteur • Leur fonction est tout particulièrement importante dans les neurones où des anomalies touchant le transport basé sur les microtubules sont liés à des maladies neurologiques • Le plus bel exemple est la lissencéphalie Lissencéphalie : • Défaut de migration des cellules dans le cortex cérébral pendant le développement du cerveau • Un type est due à une anomalie de Lis1 • Lis1 = protéine de liaison à la dynéine nécessaire à la migration du noyau dans différentes espèces • Dans un cerveau normal la migration du noyau dirige le corps de la cellule nerveuse en développement vers sa position correcte dans le cortex • Par contre en l'absence de Lis1 le noyau des neurones en cours de migration ne peut s'attacher à la dynéine entrainant des défauts de la migration nucléaire • La dynéine est continuellement nécessaire au fonctionnement du neurone et des mutations dans les sous-unités de dynactine ou dans la queue de la dynéine cytoplasmique conduit à la dégénérescence neuronale chez l'homme et la souris • Ces effets sont associés à une diminution du transport axonal rétrograde et constituent une solide preuve pour l'importance d'un transport axonal robuste dans la viabilité d'un neurone Les mélanocytes du poisson : • La cellule peut réguler l'activité des protéines motrices et leur permettre ainsi de modifier – la position de ses organites entourés d'une membrane – ou son mouvement cellulaire global • Les mélanocytes du poisson fournissent un des exemples les plus spectaculaires • Ces cellules géantes, responsables des modifications rapides de la coloration de la peau de diverses espèces de poissons, contiennent de gros granules pigmentaires qui peuvent modifier leur localisation, en réponse à une stimulation neuronale ou hormonale • Ces granules pigmentaires s'agrègent ou se dispersent en se déplaçant le long d'un réseau étendu de microtubules • Les extrémités moins de ces microtubules subissent une nucléation par le centrosome, et se trouvent donc localisées au centre de la cellule, tandis que les extrémités plus se distribuent à la périphérie cellulaire • Si on suit chaque granule pigmentaire individuellement (Figure 16-71), on constate que le mouvement vers l'intérieur est rapide et régulier, alors que le mouvement vers l'extérieur est saccadé, avec souvent des retours en arrière • Les deux moteurs de microtubules, la dynéine et la kinésine sont associés aux granules pigmentaires. [...]

[...] La dynéine cytoplasmique 1 : • Est codée par un seul gène dans presque toutes les cellules eucaryotes • Manquent chez les plantes à fleurs et certaines algues • Sert – Trafic des organites et des ARN messagers – Positionnement du centrosome et du noyau pendant la migration de la cellule – Construction du fuseau de microtubules pendant la mitose et la méiose La dynéine cytoplasmique 2 : • Ne se trouve que chez les eucaryotes qui ont des cils • Utilisée pour le transport de matériel de l'extrémité à la base du cil (appelé transport intra flagellaire) ii. [...]

[...] • Forment l'autre branche importante • Comprennent des monomères, hétérodimères et hétérotrimères, pourvus respectivement d'une, deux et trois chaines lourdes contenant le moteur • Elles sont hautement spécialisées et permettent les mouvements rapides et efficaces de glissement des microtubules qui actionnent le battement des cils et des flagelles • Les dynéines sont les plus grands moteurs moléculaires connus et sont aussi parmi les plus rapides : • Les dynéines des axonèmes attachées à un support de verre peuvent déplacer les microtubules à la vitesse remarquable de 14 µm/s. [...]

[...] Par comparaison, les kinésines les plus rapides peuvent déplacer leurs microtubules à environ 2-3 µm/s. [...]

[...] Les dynéines des axonèmes ou dynéines ciliaires i. [...]