Regulatory mechanisms of centrosomal microtubule nucleation

Abstract

SOUHRN Organizace a dynamika mikrotubulů se mění s ohledem na potřeby buňky při jejím růstu, dělení a diferenciaci, a také při vnitrobuněčném transportu i přenosu signálů. Centrozomální mikrotubuly se tvoří pomocí γ-tubulinových komplexů (γTuRC). Ačkoliv signální dráhy regulující mikrotubulární nukleaci zůstávají do značné míry neznámé, posttranslační modifikace stavebních proteinů γTuRC a jejich interakčních partnerů hrají důležitou úlohu při modulaci nukleace. V předkládané disertační práci jsme funkčně charakterizovali úlohu protein tyrosin fosfatázy SHP-1 a E3 UFM-protein ligázy 1 (UFL1) interagující s proteinem CDK5RAP3 (C53) při regulaci centrozomální mikrotubulární nukleace. Rovněž jsme v tomto procesu objasnili roli profilinu 1, regulačního proteinu aktinových filament. Zjistili jsme, že SHP-1 v žírných buňkách kostní dřeně (BMMC) tvoří komplexy s γTuRC proteiny a inhibuje nukleaci mikrotubulů snížením množství γ-tubulinu/γTuRC v centrozómech. Navrhli jsme nový mechanismus, při kterém aktivní centrozomální Syk kináza, fosforylovaná na tyrosinu a regulovaná SHP-1, moduluje nukleaci mikrotubulů během aktivace BMMC pomocí antigenu. Poprvé jsme ukázali, že proteinový komplex UFL1/C53 se může podílet na regulaci nukleace mikrotubulů. Protein C53, jehož množství je regulováno UFL1, se váže na centrozómy....

The spatio-temporal organization and dynamic behavior of microtubules accurately react to cellular needs during intracellular transport, signal transduction, growth, division, and differentiation. The cell generates centrosomal microtubules de novo with the help of γ-tubulin complexes (γTuRCs). The post-translational modifications fine-tune microtubule nucleation by targeting the proteins, interacting with γTuRCs. However, the exact signaling pathways, regulating centrosomal microtubule nucleation, remain mostly unknown. In the presented thesis, we functionally characterized protein tyrosine phosphatase SHP-1 and E3 UFM-protein ligase 1 (UFL1) with its interacting protein CDK5RAP3 (C53) in the regulation of centrosomal microtubule nucleation. We also elucidated the role of actin regulatory protein profilin 1 in this process. We found that SHP-1 formed complexes with γTuRC proteins and negatively regulated microtubule nucleation by modulating the amount of γ-tubulin/γTuRC at the centrosomes in bone marrow-derived mast cells (BMMCs). We suggested a novel mechanism with centrosomal tyrosine-phosphorylated Syk kinase, targeted by SHP-1 during Ag-induced BMMCs activation, regulating microtubules. We showed for the first time that UFL1/C53 protein complex is involved in the regulation of microtubule...