La tubuline est sujette à des modifications post-traductionnelles spéciales, qui affectent principalement l’extrémité C-terminale de la sous-unité α. Dans l’une de ces modifications, appelée cycle de tyrosination détyrosination, l’acide aminé C-terminal de la tubuline α, une tyrosine, est cycliquement clivé de la chaîne polypeptidique par une carboxypeptidase inconnue (TCP) et ré-ajouté à cette même chaîne par la tubuline-tyrosine-ligase (TTL).Le cycle de tyrosination de la tubuline
 Le cycle de tyrosination de la tubuline |
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La tubuline est sujette à des modifications post-traductionnelles spéciales, qui affectent principalement l’extrémité C-terminale de la sous-unité α. Dans l’une de ces modifications, appelée cycle de tyrosination détyrosination, l’acide aminé C-terminal de la tubuline α, une tyrosine, est cycliquement clivé de la chaîne polypeptidique par une carboxypeptidase inconnue (TCP) et ré-ajouté à cette même chaîne par la tubuline-tyrosine-ligase (TTL). |
 La tubuline tyrosine Ligase (TTL) |
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Le cycle de tyrosination-détyrosination de la tubuline est connu depuis une trentaine d’années, et il est présent dans la plupart des cellules eucaryotes. Sa fonction est longtemps restée énigmatique, toutefois ces dernières années, nous avons montré des effets dramatiques de l’inhibition de la TTL, et très récemment, nous avons identifié des cibles moléculaires du cycle de tyrosination. Une première observation clef a été que la TTL se comporte comme un suppresseur de tumeurs [Lafanechère et al., 1998, Mialhe et al., 2001]. Notre groupe, et ultérieurement d’autres groupes, ont observé que la TTL est supprimée lors de la progression tumorale, dans des modèles animaux et dans des tumeurs humaines [Mialhe et al., 2001, Kato et al., 2004]. La suppression de la TTL et la détyrosination massive de la tubuline qui en résulte sont associées à une agressivité tumorale augmentée. Ces observations indiquent que la suppression de la TTL et la détyrosination de la tubuline constituent un avantage sélectif important pour les cellules malignes et suggèrent que la détyrosination de la tubuline affecte des fonctions cellulaires impliquées de manière centrale dans la progression tumorale. Nous avons subséquemment utilisé des approches génétiques dans la levure et dans la souris pour identifier les fonctions de la tyrosine C-terminale de la tubuline α et évaluer les conséquences de la suppression dela TTL dans des modèles cellulaires et dans l’animal entier.
Dans la levure S. cerevisiae, la tubuline α est codée par le gène TUB1. Le cyclede tyrosination n’existe pas dans la levure, mais la structure du C-terminus de la tubuline α est conservée, avec toutefois un remplacement de la tyrosine terminale par une phénylalanine. Pour investiguer le rôle de la phénylalanine terminale dans la levure, nous avons comparé des clones sauvages (clones Phe) avec des clones exprimant de la tubuline tronquée de son acide aminé Terminal (clones Glu). Dans les clones Glu nous avons observé une perturbation des mécanismes de positionnement du noyau en anaphase, indiquant un rôle crucial du C-terminus de la tubuline dans les interactions des MTs avec les complexes de dynéine corticaux [Badin-Larcon et al., 2004]. En accord avec cette hypothèse, nous avons observé une forte inhibition de l’interaction de Bik1p avec les extrémités microtubulaire, dans les cellules exprimant de la tubuline « détyrosinée ». Bik1p est l’équivalent dans la levure de la protéine CLIP170, la première protéine microtubulaires de bout + caractérisée chez les mammifères. CLIP170 fonctionne comme un connecteur entre extrémités microtubulaires et complexes d’actine corticaux. En parallèle nous avons développé des souris déficientes en TTL [Erck et al., 2005]. Ces souris sont d’apparence normale à la naissance mais meurent dans les heures qui suivent du fait de défauts majeurs dans l’organisation neuronale. Apparemment ces défauts résultent à la fois de perturbations du positionnement du fuseau dans les progéniteurs neuronaux et de défauts dans le contrôle de la croissance neuritique. CLIP170 a une localisation anormale dans les neurones déficients en TTL. Le phénotype neuronal suggère, que en plus de CLIP170, la détyrosination pourrait affecter des moteurs dépolymérisants de la famille Kif2. Récemment, nous avons étudié des fibroblastes déficients en TTL, en culture primaire. Nos observations ont montré que le défaut de localisation aux extrémités microtubulaire détyrosinées, observé pour CLIP170, était généralisable aux protéines de bout + contenant comme CLIP170 une séquence consensus appelée CAP-Gly, impliquée dans les interactions de CLIP170 avec les MTs. Ces protéines incluent CLIP115 et P150Glued [Peris et al., 2006]. Nous avons également montré que ce défaut de localisation était associé à une diminution de la capacité de liaison de CLIP170 et qu’il pouvait être corrigé par la surexpression de formes constitutionnellement actives de la petite protéine G, Rac. Avec ces observations, on peut considérer qu’une partie de l’énigme représentée par le cycle de détyrosination est résolue : la tyrosine C-terminale de la tubuline α a une fonction centrale et conservée dans l’évolution, dans le positionnement des protéines à domaine CAP-Gly aux extrémités microtubulaires. Le projet « tyrosination » se trouve ainsi placé dans le cadre général des recherches en cours dans de nombreux laboratoires pour comprendre les fonctions des protéines à domaine CAP-Gly. Dans ce contexte, les atouts du laboratoire sont de disposer de modèles cellulaires et animaux uniques dans lesquels l’équivalent d’une mutation ponctuelle de la tubuline supprime spécifiquement (et, on le verra, de manière cycle cellulaire dépendante) les interactions entre MTs et l’ensembles desprotéines de bout + à domaine CAP-Gly. |
| Identification et caractérisation de la TCP |
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Caractériser la TCP est une étape incontournable pour comprendre la fonction physiologique de la réaction de détyrosination de la tubuline et pour évaluer les conséquences de sa suppression. Il s’agit d’un objectif majeur de notre équipe, plusieurs excellents laboratoires ont essayé sans succès la purification biochimique. Nous souhaitons aborder ce problème en utilisant les informations des séquences génomiques complètes et après sélection de candidats parmi les carboxy-peptidases, tester ces cibles en utilisant des siRNAs. D’autre part, l’équipe de Laurence Lafanechère recherche par criblage à haut débit des inhibiteurs de la TCP qui pourront servir d’appâts pour purifier la TCP. Nous espérons par la combinaison de ces approches aboutir à élucider la nature de la TCP. Dès lors des approches génétiques seront envisageables pour tester son rôle.
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| Références bibliographiques |
| Marcos S, Moreau J, Backer S, Job D, Andrieux A and Bloch-Gallego E Tubulin tyrosination is required for the proper organization and pathfinding of the growth cone. PLoS ONE, 2009, 4(4): e5405 Peris L, Wagenbach M, Lafanechère L, Brocard J, Moore AT, Kozielski F, Job D, Wordeman L and Andrieux A Motor-dependent microtubule disassembly driven by tubulin tyrosination. Journal of Cellular Biology, 2009, 185(7): 1159-1166 Peris L, Thery M, Faure J, Saoudi Y, Lafanechere L, Chilton JK, Gordon-Weeks P, Galjart N, Bornens M, Wordeman L, Wehland J, Andrieux A and Job D Tubulin tyrosination is a major factor affecting the recruitment of CAP-Gly proteins at microtubule plus ends. Journal of Cell Biology, 2006, 174(6): 839-849 Erck C, Peris L, Andrieux A, Meissirel C, Gruber AD, Vernet M, Schweitzer A, Saoudi Y, Pointu H, Salin PA, Job D and Wehland J A vital role of tubulin-tyrosine-ligase for neuronal organization. Proceedings of the National Academy of Science USA, 2005, 102(22), 7853-7858 Badin-Larcon AC, Boscheron C, Soleilhac JM, Piel M, Mann C, Denarier E, Fourest Lieuvin A, Lafanechère L, Bornens M and Job D Suppression of nuclear oscillations in Saccharomyces cerevisiae expressing Glu tubulin. Proceedings of the National Academy of Science USA, 2004, 101(15): 5577-5582 Kato C, Miyazaki K, Nakagawa A, Ohira M, Nakamura Y, Ozaki T, Imai T and Nakagawara A Low expression of human tubulin tyrosine ligase and suppressed tubulin tyrosination/detyrosination cycle are associated with impaired neuronal differentiation in neuroblastomas with poor prognosis. International Journal of Cancer, 2004, 112(3): 365-375 Mialhe A, Lafanechere L, Treilleux I, Peloux N, Dumontet C, Bremond A, Panh MH, Payan R, Wehland J, Margolis RL and Job D Tubulin detyrosination is a frequent occurrence in breast cancers of poor prognosis. Cancer Research, 2001, 61(13): 5024-5027 Lafanechere L, Courtay-Cahen C, Kawakami T, Jacrot M, Rudiger M, Wehland J, Job D and Margolis RL Suppression of tubulin tyrosine ligase during tumor growth. Journal of Cell Science, 1998, 111( Pt 2): 171-81 |