Et afgørende enzym blev endelig afsløret

Efter 40 års forskning, forskere ved CEA, CNRS, Universitetet i Grenoble-Alperne, Universitetet i Montpellier og Inserm har endelig identificeret det enzym, der er ansvarligt for tubulin-detyrosineringen. Overraskende nok, det er ikke ét enzym, men to, der styrer modifikationen af ​​denne essentielle komponent i cytoskeletstrukturen. Dette arbejde åbner nye muligheder for en forbedret forståelse af tubulins rolle, deregulering, som har været forbundet med kræftsygdomme, hjerte-kar-sygdomme og neurale lidelser.

Et internationalt samarbejdsprojekt, der involverer forskere fra CEA (French Atomic Energy Commission), CNRS (det franske nationale center for videnskabelig forskning), Inserm (det franske nationale institut for sundhed og medicinsk forskning), Universitetet i Grenoble-Alperne, University of Montpellier og Stanford University har identificeret enzymet, Tubulin CarboxyPeptidase (TCP), ansvarlig for den biokemiske transformation af cellulære mikrotubuli, gennem detyrosinering. Detyrosinering er en biologisk reaktion, der resulterer i fjernelse af den terminale aminosyre tyrosin fra α-tubulin, en af ​​underenhederne, der udgør mikrotubuli. Efter fire årtiers forskning, Det er endelig lykkedes biologer at rense dette protein, og er blevet ved med at bevise dets cellulære aktivitet.

Mikrotubuli bidrager til essentielle cellulære funktioner

Mikrotubuli er dynamiske fibre, der findes i alle celler, de dannes ved kombinationen af ​​to proteiner (α-tubulin og β-tubulin). Mikrotubuli opfylder adskillige funktioner:de adskiller kromosomerne for at fordele dem mellem de to datterceller under celledeling; de bidrager til cellulær polaritet, morfologi og til cellemigration; de danner også et netværk inde i cellen, på hvilke cellulære bestanddele, såsom proteiner eller RNA-strenge, kan transporteres.

Disse cellulære funktioner reguleres af "signaler", som er til stede på overfladen af ​​mikrotubuli. Disse signaler, bestående af biokemiske modifikationer af aminosyrer (kendt som post-translationelle modifikationer, som de finder sted efter proteinsyntese), forekommer på flere steder i celler og udføres af en bred vifte af enzymer; I dette tilfælde, enzymerne modificerer tubulinerne.

Enzymet TCP, endelig identificeret efter 40 års mystik

Aktiviteten af ​​et af disse enzymer blev først identificeret i 1977 af et argentinsk forskerhold. De kaldte denne aktivitet "TCP" (Tubulin CarboxyPeptidase). Dette enzym blev vist at udføre detyrosineringsreaktionen:fjernelse af den terminale aminosyre, en tyrosin, fra slutningen af ​​α-tubulin, men selve proteinet var endnu ikke identificeret (dets størrelse og sekvens var ukendt). Et andet enzym, ligase TTL, udfører den omvendte reaktion – tyrosinering – hvorigennem tyrosinen udskiftes. Detyrosinerings-/tyrosineringscyklussen er afgørende for cellen og organismen som helhed. Massiv (unormal) detyrosinering observeres ved en række alvorlige kræfttyper og ved hjerte-kar-sygdomme.

Identifikationen og karakteriseringen af ​​TCP var derfor et hovedmål for forskere, der ønskede at forstå den fysiologiske funktion af α-tubulin-detyrosinering og at bestemme konsekvenserne af dets hæmning.

For at isolere TCP, forskerne overvågede dens aktivitet, brugte konventionelle biokemiske teknikker, og samarbejdede med kemikere fra Stanford University, som udviklede et lille molekyle, der hæmmer dets aktivitet. Dette molekyle blev derefter brugt som lokkemad til at "fange" det undvigende enzym.

Til sidst, ikke en, men to enzymer blev opdaget. VASH1 og VASH2 var allerede kendt af forskere, men de havde ikke tidligere været forbundet med cytoskelettet. Forskerne viste, at når det er forbundet med et partnerprotein kaldet SVBP, VASH1 og VASH2 kan forårsage detyrosinering af α-tubulin. For at demonstrere denne aktivitet, holdet hæmmede ekspressionen af ​​VASH1/2 (eller deres partner SVBP) i neuroner. I begge tilfælde et meget stærkt fald i niveauet af detyrosinering af α-tubulin blev observeret sammen med ændret neuronal morfologi (se figur). Forskerne fortsatte med at påvise, at disse enzymer også er involveret i udviklingen af ​​hjernebarken.

Dermed, 40 år efter det første bevis på α-tubulin detyrosination blev præsenteret, de ansvarlige enzymer er blevet identificeret. Forskere håber nu, at ved at modulere TCP-aktivitet og forbedre deres viden om detyrosinerings-/tyrosineringscyklussen, de vil være i stand til at udvikle nye behandlinger for specifikke kræftformer, og for at få en bedre forståelse af dets cerebrale og hjertefunktioner.