À l’intérieur des neurones, les protéines motrices transportent de précieuses marchandises, déplaçant des biens essentiels le long de voies filiformes appelées pistes de microtubules.
Ce système d’autoroute miniature est vital pour maintenir les neurones en bonne santé : lorsque le trafic est fluide, les matériaux critiques peuvent atteindre des zones éloignées des cellules où ils sont nécessaires. Lorsque le système tombe en panne, il peut entraver la fonction cellulaire et entraîner la mort cellulaire.
Maintenant, les scientifiques ont identifié un nouvel outil pour le contrôle du trafic. Dans une étude publiée en décembre 2021 dans la revue Development, des chercheurs décrivent comment une enzyme appelée GSK3β peut agir comme un interrupteur d’arrêt pour un type de protéine motrice appelée kinésine 1.
Notre publication détaille comment GSK3β attache une étiquette moléculaire aux moteurs de kinésine 1, ce qui provoque l’arrêt des moteurs sans se détacher des pistes de microtubules. Nous sommes super excités, car maintenant nous savons comment contrôler le « moteur » pendant qu’il se déplace sur une piste. »
Shermali Gunawardena, auteur principal, PhD, professeur agrégé, Sciences biologiques, Université du Buffalo College of Arts and Sciences
« Le transport de cargaisons par des moteurs est un processus étroitement coordonné, et pourtant les mécanismes moléculaires qui contrôlent ces » moteurs « le long des voies des microtubules restent largement inconnus », déclare le premier auteur de l’étude, Rupkatha Banerjee, PhD, associée de recherche postdoctorale chez Scripps Research. en Floride qui a terminé son doctorat en sciences biologiques à l’UB.
« Notre travail fournit une compréhension approfondie de la façon dont l’enzyme GSK3β agit comme un régulateur clé du moteur de la kinésine 1 », ajoute Banerjee. « Plus précisément, nous avons identifié un site précis sur la kinésine 1 qui est modifié par GSK3β. En utilisant la biologie moléculaire, l’analyse in vitro et la génétique des mouches, couplées à des techniques d’imagerie in vivo, nous avons pu démêler les détails mécanistes par lesquels la perturbation de cette un site particulier a un impact sur le mouvement moteur et l’attachement moteur aux cargaisons ou aux pistes de microtubules dans un organisme entier. »
Les résultats -; sur la base d’expériences en laboratoire, dont certaines dans les neurones de larves de mouches des fruits – ; pourrait ouvrir la porte à de futures recherches sur les moteurs de pause en tant que mécanisme de traitement des maladies.
Gunawardena met en avant le cancer comme un exemple potentiel : « Dans le cancer, les cellules se divisent rapidement et les moteurs sont impliqués. Donc, si vous pouvez arrêter les moteurs, vous pouvez avoir un impact sur cette division continue des cellules », dit-elle.
Sous un angle différent, elle note que, « dans certaines maladies neurodégénératives, vous voyez des blocages de cargaison dans les neurones parce que les choses se coincent sur la route. Si nous pouvons contrôler les moteurs et les arrêter, peut-être que nous pouvons aider à dégager la voie et Dans certaines parties de la Californie, aux heures de pointe, vous avez des feux de circulation qui ne laissent entrer qu’un certain nombre de voitures à une certaine heure pour éviter que l’autoroute ne soit trop pleine, ce qui ralentirait la circulation et provoquerait des blocages de la circulation. nous pouvons également appliquer ce concept aux neurones, si nous pouvons contrôler les moteurs en les allumant ou en les éteignant. »
Les co-auteurs de l’étude incluent également Piyali Chakraborty, diplômée en sciences du programme de neurosciences de l’UB, et Michael C. Yu, PhD, professeur agrégé de sciences biologiques à l’UB.
En plus de détailler comment GSK3β peut arrêter les moteurs de la kinésine 1, la recherche a exploré d’autres aspects de l’interaction de l’enzyme avec les moteurs, avec des résultats soulignant l’idée que GSK3β joue un rôle important dans le réglage fin du mouvement moteur de la kinésine 1 dans les neurones à l’intérieur d’un organisme vivant. .
« Cette publication met l’accent sur le réglage fin de la fonction motrice en tant qu’approche potentielle pour restaurer les défauts de transport qui contribuent à la neurodégénérescence et au cancer », déclare Banerjee.
La recherche a été soutenue par l’Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux, qui fait partie des National Institutes of Health; la Fondation John R. Oishei; et le Mark Diamond Research Fund à UB.
