Study of GTP analog impacts on microtubule structure
Étude de l'effet des analogues du GTP sur la structure des microtubules
Résumé
Microtubules are highly dynamic cytoskeletal fibers essential for the cell’s life. Their dynamics is intimately linked to the GTP hydrolysis of tubulin (β subunit) during polymerization. The metastable GDP-tubulin lattice is thought to be stabilized by the growing GTP-tubulin extremity, called the GTP cap. However, the nature of this cap as well as the conformational changes undergone by tubulin during GTP hydrolysis is still discussed. The current model suggests that the GTP-tubulin conformation is extended and that its hydrolysis provokes a compaction weakening the tubulin lateral interaction and thus the stability of the lattice. However, this model is based on structural studies of MT lattices formed from GMPCPP-tubulin, a slowly hydrolysable analogue of GTP, and assumes that this analogue is the bona fide model of the GTP. To test this theory, we undertook, during my thesis, a structural analysis of the lattice assembled in the presence of an extended range of slowly hydrolysable GTP analogues. Our results show that another GTP analogue, GDP-BeF3-, may prove to be a better structural analogue than GMPCPP, and suggest the absence of tubulin compaction during GTP hydrolysis. Tubulin compaction would therefore not be the mechanism responsible for the instability of the MT wall.
Les microtubules sont des composants essentiels du cytosquelette, dont la dynamique est intiment liée à l’hydrolyse du GTP de la tubuline (sous-unité β) lors de la polymérisation. La paroi des MTs, constituée de tubuline-GDP et métastable, serait stabilisée par l’extrémité en croissance constituée de tubuline-GTP et ainsi nommée coiffe GTP. Cependant, la nature de la coiffe ainsi que les modifications conformationnelles subies par la tubuline lors de l’hydrolyse du GTP restent discutées. Le modèle actuel propose que la tubuline-GTP de la coiffe possèderait une conformation étendue et que son hydrolyse serait accompagnée d’une compaction fragilisant les contacts latéraux inter-tubuline et donc la stabilité de la paroi. Cependant, ce modèle découle d’études structurales réalisées sur des parois de MTs formées à partir de tubuline-GMPCPP, un analogue lentement hydrolysable du GTP, et suppose que cet analogue constituerait le modèle bona fide du GTP. Afin de vérifier cette théorie, nous avons entrepris au cours de ma thèse l’analyse structurale de parois assemblées en présence d’une gamme élargie d’analogues lentement hydrolysables du GTP. Nos résultats montrent notamment qu’un autre analogue du GTP, le GDP-BeF3-, pourrait s’avérer être un meilleur analogue structural que le GMPCPP et suggèrent l’absence de compaction de la tubuline lors de l’hydrolyse du GTP. La compaction de la tubuline ne serait donc pas le mécanisme responsable de l’instabilité de la paroi des MTs.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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