The role of the IFT machinery in the construction of the eukaryotic flagellum/cilium

Abstract

Intraflagelar transport (IFT) is a bidirectional continuous process providing growth, maintenance and remodeling of eukaryotic cilia and flagella. The cilia and flagella are microtubular-based organelles with several functions such as signalling and motility. Building blocks of the ciliary cytoskeleton are produced in the cell body and needs to be transported to the distal end, which is the sole place of their assembly. This transport is facilitated by the IFT complexes, which are carried from the cell body along the microtubules towards the distal end by kinesin motor protein. Subsequent recycling of the IFT units as well as turnover of ciliary building blocks is facilitated by dynein powered movement towards the cell body. The regulation of this process is still unknown. While composition of the IFT machinery has been characterized, the processes related to IFT switch from distal-end directed to the proximal-end directed, which happens at the ciliary tip, are largely unknown. Another outstanding question concerns how is the IFT regulated in order to achieve a defined length of the cilium. This thesis briefly examines the structure of cilium, composition of the IFT machinery and the processes occurring during the transport and discuss several possible models of IFT regulation.

Intraflagelární transport (IFT) je obousměrný kontinuální proces, který zajišťuje růst, údržbu a remodelaci řasinek a bičíků. Řasinky a bičíky jsou organely, které jsou založeny na mikrotubulární struktuře. Mezi jejich hlavní funkce patří signalizace a generování pohybu. Proteiny určené ke stavbě řasinkového cytoskeletu jsou produkovány v těle buňky a musí být transportovány na distální konec řasinky, což je jediné místo, kde jsou do cytoskeletu zabudovány. Tento transport je zprostředkován pomocí IFT komplexů, které jsou přenášeny z těla buňky podél mikrotubulů směrem k distálnímu konci pomocí molekulárního motoru kinezinu. Následná recyklace IFT jednotek a nahrazování proteinů určených k dostavbě řasinkového cytoskeletu jsou umožněny dyneinem poháněným pohybem směrem k tělu buňky. Regulace tohoto procesu je stále neznámá. Zatímco kompozice IFT aparátu již byla charakterizována, procesy související s přepínáním IFT z pohybu směrem k distálnímu konci na pohyb k tělu buňky zůstávají neznámy. Další významnou otázkou je regulace IFT ve vztahu k dosažení správné délky řasinek. Tato práce krátce popisuje strukturu řasinky, kompozici IFT aparátu a procesy, probíhající v rámci transportu a hovoří o několika možných modelech regulace IFT.