Regulatory mechanisms of microtubule reorganization in activated mast cells

Abstract

SOUHRN Mikrotubuly (MTs) jsou dynamické struktury nezbytné pro vnitřní buněčnou organizaci a transport, propagaci signálu, buněčnou diferenciaci, pohyb a dělení. Pro vykonávání těchto funkcí vytvářejí složitá uspořádání, schopná rychle a přesně reagovat na různé signály. MTs jsou regulovány mnoha faktory, které mají vliv na jejich nukleaci, stabilitu a dynamiku. Žírné buňky z kostní dřeně (BMMCs) jsou důležitou součástí imunitního systému. Narušení jejich funkcí však může vést ke vzniku závažných nemocí. V průběhu aktivace BMMCs dochází k podstatné reorganizaci MTs. Molekulární mechanismy, které regulují tyto změny, jsou ale často neznámé. V této práci jsme charakterizovali funkci signálních proteinů GIT1/βPIX, kinázy PAK1 a Ca2+ signalizace v regulaci nukleace MTs u BMMCs a v dalších buněčných typech. Rovněž jsme popsali funkci působení miltefosinu (hexadecylphosphocholinu), nové slibné látky pro léčbu onemocnění způsobených žírnými buňkami. Zjistili jsme, že GIT1/βPIX proteiny interagují s γ-tubulinem, a že jsou lokalizovány v centrozomech žírných buněk. Nukleace MTs je pozitivně ovlivňována GIT1 proteinem a Ca2+ , zatímco βPIX reguluje nukleaci MTs negativně. Cytosolický Ca2+ ovlivňuje vlastnosti γ-tubulinu a stimuluje jeho interakci s GIT1 a proteiny γ-tubulinového komplexu. Kromě toho vytváří γ-tubulin...

Microtubules (MTs) are highly dynamic structures essential for the spatio-temporal intracellular organization and transport, signal propagation, cell differentiation, motility and division. To perform these roles, MTs create arrangements capable of fast and precise adaptation to various signals. MTs are under the control of many factors regulating MT nucleation, stability and dynamics. Bone marrow-derived mast cells (BMMCs) are important immune system cells, which can cause serious diseases if their functions are deregulated. Although MT reorganization during BMMC activation is well established, the molecular mechanisms that control their remodelling are largely unknown. In the presented thesis we functionally characterised GIT1/βPIX signalling proteins, PAK1 kinase, and Ca2+ signalling in the regulation of MT nucleation in BMMCs and other cell types. We also elucidated the function of miltefosine (hexadecylphosphocholine), a promising candidate for the treatment of mast cell-driven diseases. We found that GIT1/βPIX signalling proteins are γ-tubulin-interacting proteins associating with centrosomes in BMMCs. MT nucleation is positively regulated by GIT1 and Ca2+ , whereas βPIX is a negative regulator of MT nucleation in BMMCs. Cytosolic Ca2+ affects γ-tubulin properties and stimulates the...