Familia XMAP215-Dis1
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La familia XMAP215 / Dis1 es un grupo altamente conservado de proteínas asociadas a microtúbulos (MAP) en organismos eucariotas . [1] Estas proteínas son MAP únicas porque interactúan principalmente con el extremo de crecimiento (extremo positivo) de los microtúbulos . Esta propiedad especial clasifica a esta familia de proteínas como proteínas de seguimiento del extremo positivo (+ TIP). [2]

Estructura

El básico estructura de la familia de proteínas se compone de TOG ( T umor O verexpressed G eno) dominios , que van desde 2-5 unidades. La familia se clasifica en tres grupos según el número de dominios TOG que contiene la proteína específica. Los organismos eucariotas superiores, clasificados en el primer grupo, contienen cinco dominios TOG en el extremo N-terminal y una región variable que se conecta a un dominio C-terminal . [3] Estos dominios son secuencias monoméricas altamente conservadas. El segundo grupo consta únicamente de la proteína zyg-9 de Caenorhabditis elegans , que tiene tres dominios TOG. [3]Sin embargo, es similar a los eucariotas superiores debido a su región variable y dominio C-terminal. El tercer grupo consiste en organismos eucariotas inferiores, principalmente levaduras , que contienen solo dos dominios TOG y un dominio en espiral . [3]

El dominio TOG3 en C. elegans zyg-9

El análisis exhaustivo del dominio TOG3 en zyg-9 proporciona una comprensión básica de este dominio que se conserva en todos los miembros de la familia XMAP215 / Dis1. [3] Cada dominio consta de seis HEAT ( H untingtin, E longation factor 3, la subunidad PR65 / A de la proteína fosfatasa 2 A y la lípido quinasa T o) unidades repetidas que están alineadas de forma adyacente. Cada molécula de HEAT consta de dos hélices α que están conectadas por un solo bucle . [3]Estas hélices α forman la superficie ancha y plana del dominio. Los bucles entre las repeticiones HEAT y entre las hélices α individuales corren a lo largo del lado corto del dominio. Esta pequeña región es necesaria para unirse a la tubulina . Una repetición HEAT adicional, localizada entre la primera y la segunda repetición HEAT, es exclusiva del dominio TOG3 en zyg-9 y los dominios TOG5 en el primer grupo de proteínas de la familia. [3]

El extremo C-terminal de la proteína tiene características específicas de grupo. En el tercer grupo de proteínas, el dominio en espiral es esencial para la dimerización en eucariotas simples. [3] Esto se debe a que los eucariotas simples, como la levadura, producen proteínas en dímeros. En el primer y segundo grupo, se sabe que el dominio C-terminal interactúa con la proteína transformadora ácida en espiral 3 (TACC3), que transporta la proteína a los centrosomas durante la mitosis . [4]

Función

Modelo de mecanismo

Las proteínas XMAP215 / Dis1 pueden agregar o eliminar dímeros de tubulina en un proceso de dos pasos. Se ha demostrado que XMAP215 se une a la tubulina en un complejo 1: 1 , lo que significa que XMAP215 podría no unirse a múltiples dímeros de tubulina a la vez. [5] Se sabe que el dímero de αβ-tubulina interactúa con al menos el dominio TOG, TOG1, que se une fuertemente dentro de la curva del dímero de tubulina y también se encuentra más allá del extremo positivo directo del microtúbulo. [6] Luego, la tubulina se "endereza", lo que forma una interacción débil con TOG1. TOG2, sin embargo, puede formar un vínculo estrecho con la tubulina recta. Al igual que una transferencia, TOG1 libera el dímero, que luego se une a TOG2. TOG2 luego integra el dímero de tubulina en la red, extendiendo el microtúbulo. [6]

Función de microtúbulos

Ver también: microtúbulos
Red de microtúbulos con dímeros de αβ-tubulina

Las proteínas de la familia XMAP215 / Dis1 promueven tanto el crecimiento como la reducción de la longitud de los microtúbulos, dependiendo de la concentración de tubulina libre; esto se conoce como inestabilidad dinámica . [1] El comportamiento de las proteínas también depende del ciclo celular. La reducción de la expresión de ch-TOG conduce a una alineación incorrecta de los cromosomas durante la metafase. [7] Un estudio sugiere que en Schizosaccharomyces pombe , la proteína Cdc2 regula Dis1 a través de la fosforilación y desfosforilación durante la metafase y anafase . La fosforilación de Dis1 conduce a la localización en los cinetocorosdurante la metafase, mientras que la desfosforilación durante la anafase conduce a una acumulación de Dis1 en los ejes de los microtúbulos. [8] En Drosophila , el miembro de la familia Mini husos (Msps) es esencial para mantener la integridad de los husos mitóticos , que son importantes para separar los cromosomas durante la mitosis. La reducción de la actividad de Msps crea microtúbulos cortos, que describen el nombre del gen . [9] Msps también es importante durante la ovogénesis . Cuando los ovocitos se agotan de expresión Msps, bicoide ARNm localización es menos eficiente durante las primeras etapas de la ovogénesis, pero luego se dispersó por completo más adelante endesarrollo . [10] Msps no solo es responsable de transportar el ARNm bicoide por toda la célula, sino que también localiza el ARNm en el extremo anterior (cabeza) del ovocito. [10] Además, este gen es fundamental para la organización del retículo endoplásmico tubular y en Exuperantia. localización de proteínas. La exuperantia es necesaria para acumular ARNm bicoide en la región de la cabeza del ovocito. [11] Otra función clave de XMAP215 en la dinámica de los microtúbulos es la regulación de la guía de los axones . [12] Esto es cuando los microtúbulos se extienden o se retraen del cono de crecimiento axonal , que guía el movimiento al recibir concentradoseñales de señalización . [13] En Drosophila , Msps promueve la dinámica de los microtúbulos en la guía axonal en la línea media del cordón nervioso ventral embrionario . [14]


Interacciones con proteínas de seguimiento del extremo positivo (+ TIP)

Las proteínas de seguimiento del extremo positivo son enzimas que se localizan e interactúan en el extremo positivo de los microtúbulos. Cuando se etiquetan con proteína verde fluorescente (GFP), los TIP + se pueden visualizar y rastrear en la dirección del crecimiento de los microtúbulos. Como + TIP, las proteínas de la familia XMAP215 / Dis1 interactúan con otros + TIP. [2]

EB1

Ver también: MAPRE1

En Xenopus , se ha informado que XMAP215 y EB1 interactúan entre sí. Mientras que XMAP215 funciona tanto para hacer crecer como para encoger los microtúbulos, EB1 solo está presente durante el crecimiento. [15] Por sí solas, estas proteínas tienen efectos leves sobre el crecimiento de los microtúbulos. Juntas, estas proteínas actúan en sinergia y alargan los microtúbulos a un ritmo mucho mayor. Sin XMAP215, EB1 no tiene una tubulina polimerasa que pueda construir eficientemente el microtúbulo más-end con tubulina libre. Sin EB1, XMAP215 continúa agregando tubulina al extremo positivo, pero la integridad de la red de microtúbulos se ve comprometida. Esto se debe a que EB1 se une a la red de microtúbulos como estabilizador para mantener recta la tubulina. [15]

Miembros

Grupo 1 (5 dominios TOG)

XMAP215 : X enopus M icrotubule- un ssociated p rotein, que se encuentra en Xenopus especies. El número 215 se refiere al tamaño de la proteína, que es 215 kDa . Esta proteína se descubrió en 1987 mediante la investigación de la regulación de los microtúbulos en los ovocitos de Xenopus . [16] En 2008, la proteína se identificó como una polimerasa de microtúbulos de extremo positivo. [5]

ch-Tog : c olonic y h epatic T umour O verexpressing G eno , que se encuentra en Homo sapiens . Se identificó por primera vez en humanos en 1996 como un gen sobreexpresado en tumores , pero fue reconocido por su regulación de microtúbulos en el extremo positivo en 1998. [17]

Msps : M ini sp indle s . Esta proteína se encuentra en especies de Drosophila . Esta proteína fue descubierta en 1999. [9]

DdCP224 : D ictyostelium d iscoideum C entrosomal P rotein. El tamaño de esta proteína es de aproximadamente 224 kDa. Se detectó en 2000 mediante el inmunocribado de bibliotecas de ADN para proteínas centrosómicas. [18]

Mor1 : m icrotubule o gen nización 1 . Encontrado en Arabidopsis thaliana . Esta proteína fue descubierta en 2001 como organizador de microtúbulos corticales [19].

Grupo 2 (3 dominios TOG)

zyg-9 : mutante defectuoso ótico zyg , encontrado en C. elegans . En 1976, este gen fue identificado cuando los cigotos, con tal mutación , no eclosionaron. Zyg-9 fue identificado como un regulador de microtúbulos en 1980. [20]

Grupo 3 (2 dominios TOG)

alp14 / DIS1 : al cados p olarity / D efect i n s ister cromátida disjoining. Estas proteínas se encuentran en S. pombe . Dis1 es el homólogo preferido a temperaturas más frías, mientras que alp14 se prefiere a temperaturas más altas. Dis1 fue reconocido en 1988, mientras que su homólogo alp14 fue identificado en 2001 [20]

Stu2p : s uppressors of a tu bulin mutación. Esta proteína se encuentra en Saccharomyces cerevisiae . Se descubrió en 1997 a través de una pantalla y se descubrió que influía en la regulación de los microtúbulos. [21] AlpA : al kaline p hosphotase, que se encuentra en Aspergillus nidulans . En 2007, se identificó que esta proteína interactúa con los extremos más de los microtúbulos y también se localiza en los cuerpos del huso, lo cual es característico de las proteínas de la familia XMAP215 / Dis1. [22]

Referencias

  1. ^ a b Kinoshita, Kazuhisa; Bianca Habermann y Anthony Hyman (junio de 2002). "XMAP215: un componente clave del citoesqueleto dinámico de microtúbulos" . Tendencias en biología celular . 12 (6): 267-273. doi : 10.1016 / S0962-8924 (02) 02295-X . PMID  12074886 .
  2. ↑ a b Galjart, Niels (junio de 2010). "Proteínas Plus-End-Tracking y sus interacciones en los extremos de los microtúbulos" . Biología actual . 20 (12): R528–37. doi : 10.1016 / j.cub.2010.05.022 . PMID 20620909 . S2CID 17558620 .  
  3. ^ a b c d e f g Al-Bassam, Jawdat; Nicholas Larsen; Anthony Hyman; Stephen Harrison (marzo de 2007). "Estructura cristalina de un dominio TOG: características conservadas de los dominios TOG de la familia XMAP215 / Dis1 e implicaciones para la unión de tubulina" . Estructura . 15 (3): 355–362. doi : 10.1016 / j.str.2007.01.012 . PMID 17355870 . 
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