دانشمندان از توبولین های طراح برای شکستن کد توبولین استفاده می کنند

توبولین پروتئینی است که نقش مهمی در ساختار و عملکرد سلول ها ایفا می کند. این جزء اصلی میکروتوبول‌ها است که فیبرهای توخالی و بلندی هستند که پشتیبانی ساختاری را فراهم می‌کنند، به تقسیم سلولی کمک می‌کنند، شکل آن را می‌دهند و به عنوان مسیری برای حرکت محموله‌های مولکولی در داخل سلول عمل می‌کنند.

دو نوع توبولین وجود دارد: آلفا توبولین و بتا توبولین. آنها با هم بلوک‌های ساختمانی دیمری (دو قسمتی) را تشکیل می‌دهند که به‌طور خود به خود در میکروتوبول‌هایی جمع می‌شوند که چرخه‌های پیوسته مونتاژ و جداسازی را پشت سر می‌گذارند.

کد توبولین

برای تنظیم دقیق میکروتوبول‌ها، دایمرها تحت تغییرات پس از ترجمه (PTMs) مختلفی قرار می‌گیرند، که تغییرات شیمیایی هستند که پس از سنتز آنها اتفاق می‌افتد و می‌تواند بر ساختار، فعالیت و برهمکنش آنها با مولکول‌های دیگر تأثیر بگذارد.

دو PTM مهم در دم بدون ساختار آلفا توبولین اتفاق می‌افتد: پلی‌گلوتامیلاسیون، که زنجیره‌ای از اسیدهای آمینه گلوتامات را اضافه می‌کند، و فشارزیناسیون، که اسید آمینه تیروزین نهایی را حذف می‌کند. این PTM ها، در میان سایرین، با هم در میکروتوبول های پایدار، به عنوان مثال در نورون ها، یافت می شوند.

ترکیبی از PTM ها چیزی را تشکیل می دهد که دانشمندان از آن به عنوان “کد توبولین” یاد می کنند که به عملکردهای خاصی از میکروتوبول ها متصل است. PTM های توبولین برای عملکرد مناسب میکروتوبول ها حیاتی هستند.

اختلال در تنظیم PTM با بیماری های مختلفی از جمله سرطان، تخریب عصبی و اختلالات رشد مرتبط است. بنابراین، درک اهمیت PTM های توبولین برای پیشرفت دانش ما در مورد این بیماری ها و توسعه درمان های بالقوه بسیار مهم است. مشکل این است که مکانیسم‌های حاکم بر چنین الگوهای PTM به خوبی درک نشده‌اند، بیشتر به این دلیل که ما ابزاری برای تشریح عملکرد و تنظیم PTM توبولین نداریم.

توبولین های “طراح” به شکستن کد توبولین کمک می کنند

دانشمندان در EPFL و دانشگاه ژنو (UNIGE) اکنون یک روش شیمیایی برای مهندسی توبولین کاملاً کاربردی ایجاد کرده اند که ترکیبات دقیقی از تغییرات پس از ترجمه (PTMs) را حمل می کند. این مطالعه توسط پروفسور Beat Fierz (EPFL) و دستیار پروفسور Charlotte Aumeier (UNIGE) با همکاری آزمایشگاه‌های Pierre Gönczy (EPFL) و Carsten Janke (موسسه کوری) انجام شد و بینشی در مورد چگونگی تنظیم عملکرد PTMهای خاص ارائه می‌کند. توبولین در سلول ها

این روش از اتصال پروتئین شیمی‌آنزیمی برای اتصال دم‌های آلفا توبولین مصنوعی که با درجات مختلفی از پلی‌گلوتامات اصلاح شده‌اند به مولکول‌های توبولین انسانی استفاده می‌کند. استفاده از این “توبولین های طراح” برای اولین بار به محققان اجازه داد تا میکروتوبول های اصلاح شده همگن را جمع آوری کنند.

محققان همچنین دریافتند که پلی گلوتامیلاسیون آلفا توبولین با افزایش فعالیت کمپلکس پروتئینی vasohibin/SVBP، آنزیم کلیدی مسئول این اصلاح، باعث تحریک آن شد. این تیم یافته های خود را با تغییر سطح پلی گلوتامات در سلول های زنده و مشاهده اثرات بر حذف تیروزین تایید کردند.

این مطالعه یک رویکرد جدید برای طراحی توبولین‌ها با PTM‌های خاص ارائه می‌کند و یک تعامل جدید بین دو سیستم تنظیم‌کننده کلیدی که عملکرد توبولین را کنترل می‌کنند، آشکار می‌کند: پلی‌گلوتامیلاسیون و تحریک‌سازی.

روش جدید تولید توبولین با PTM های تعریف شده می تواند درک ما از عملکرد مولکولی آنها را ارتقا دهد و بینش هایی را در مورد اینکه چگونه بی نظمی این PTM ها منجر به بیماری می شود، ارائه دهد.

بر اساس این کار، آزمایشگاه های Fierz و Aumeier به همراه ینس استاین در دانشگاه فریبورگ و مایکل سیکست در ISTA وین کمک مالی Sinergia را از بنیاد ملی علوم سوئیس دریافت کرده اند تا بررسی کنند که چگونه PTM های توبولین اسکلت سلولی را در مهاجرت سلول های ایمنی کنترل می کنند. .