MAP code and regulation of microtubule-based processes

Abstract

Microtubule associated proteins (MAPs) are considered as key regulators of molecular trafficking in cells. Even though their malfunctioning results in severe pathologies, such as neurodegenerative disorders, the regulatory roles of these proteins remain under debate. Since MAPs bind to the cytoskeleton, this structure has to be vital for the function of MAPs. Microtubules, a highly dynamic type of cytoskeletal structure, have been given extra attention due to their association with cell division and vital functions in neurons. Microtubules can undergo post-translational modifications that affect molecular motors as well as binding of other proteins, such as MAPs. Whether post-translational modifications of microtubules regulate the distribution of MAPs is so far not sufficiently documented. However, MAPs have been shown to cooperatively form cohesive envelopes on the microtubules and thereby regulate the access of motors and severing enzymes. As there are many types of MAPs and they are mutually exclusive, a hypothesis of a regulatory 'MAP code' emerged recently in the literature. Using available literature, this review will try to introduce the new model of MAP code and provide some background information on previous research on this topic.

Proteiny asociované s mikrotubuly (MAPs) jsou považovány za klíčové regulátory molekulárního transportu v buňkách. Ačkoli jejich nesprávné fungování vede k závažným patologiím, jako jsou neurodegenerativní poruchy, regulační role těchto proteinů zůstávají nejasné. Jelikož se MAPs váží na cytoskelet, musí být tato struktura pro funkci MAPs zásadní. Mikrotubulům, vysoce dynamickému typu cytoskeletální struktury, byla věnována zvláštní pozornost kvůli jeho asociaci s buněčným dělením a vitálními funkcemi v neuronech. Mikrotubuly mohou projít post-translačními úpravami, které ovlivňují molekulární motory a také vazbu dalších proteinů, jako jsou MAPs. Doposud není dostatečně zdokumentováno, jestli post-translační úpravy mikrotubulů regulují distribuci MAPs. Ukázalo se však, že MAPs spolupracují na vytváření soudržných obalů na mikrotubulech a regulují přístup molekulárních motorů a enzymů rozdělujících mikrotubuly. Jelikož existuje mnoho typů MAPs a ty se vzájemně vylučují, objevila se nedávno v literatuře hypotéza regulačního ‚MAP kódu '. Pomocí dostupné literatury se tato práce pokusí představit nový model MAP kódu a poskytnout některé základní informace o předchozím výzkumu v tomto tématu.