La proteïna ch-TOG, essencial per construir i mantenir l'esquelet cel·lular

Els microtúbuls són unes fibres cel·lulars que formen part de l'esquelet de la cèl·lula, anomenat “citoesquelet”. Són essencials perquè les cèl·lules mantinguin la seva forma, desenvolupin les seves funcions i es puguin dividir. Els microtúbuls són fibres formades per unitats d'una proteïna anomenada “tubulina”, i creixen longitudinalment, incorporant-ne noves unitats.

Investigadors de l'IRB Barcelona, liderats pel Dr Jens Lüders han descobert un paper essencial de la proteïna ch-TOG en la iniciació de la formació de microtúbuls en la fase del cicle cel·lular, on les cèl·lules passen la major part del temps, que és la interfície. 

El cicle cel·lular està format per una sèrie d'etapes que condueixen al creixement de la cèl·lula i a la divisió en dues cèl·lules filles. Es coneix com “interfase” al període comprès entre quel moment en què una cèl·lula acaba de formar-se i quan ja està a punt per dividir-se. En la interfície, el citoesquelet continua sent essencial i té un paper molt actiu en el manteniment de les funcions cel·lulars.

“El paper de la proteïna ch-TOG estimulant el creixement de microtúbuls durant la divisió cel·lular ja havia estat descrit amb anterioritat, però els rols en la interfície en les cèl·lules humanes (és a dir, quan aquestes no s'estan dividint), fins ara no están del tot clar. La nostra feina revela que, a més de contribuir a que els extrems dels microtúbuls segueixin creixent, aquesta proteïna és clau per iniciar la formació d'aquestes fibres”, explica el Dr. Jens Lüders, cap del laboratori d'Organització de Microtúbuls en la Proliferació i Diferenciació Cel·lular de l’IRB Barcelona.

Una interacció transitòria

El mecanisme que els investigadors han descrit i que ha estat publicat a la revista Nature Comunicacions es basa en una unió transitòria de ch-TOG al centrosoma (un dels llocs principals en la cèl·lula, on es formen els microtúbuls). La interacció de ch-TOG amb un centre iniciador de microtúbuls, el complex de tubulina, facilita la unió de diverses molècules de tubulina i així aquestes fibres es comencen a formar. Quan ja han començat a formar-se, ch-TOG segueix unida a l'extrem del microtúbul que s’acaba de crear, que segueix creixent a mida que s’hi van incorporant noves molècules de tubulina.

Durant molt de temps, la comunitat científica ha considerat que la funció principal de ch-TOG residia en allargar els microtúbuls, tanmateix, aquest treball recolza la teoria (que estudis anteriors ja havien demostrat tant in vitro i en altres organismes), de que ch-TOG és també essencial en la iniciació i en la formació de noves fibres de microtúbuls en els éssers humans.

“La proteïna ch-TOG té dues regions, una pren les molècules de tubulina i l'altra s'uneix al microtúbul, de manera que ch-TOG afegeix la tubulina a la fibra i així va creixent. El que hem pogut observar és que també es requereixen les dues mateixes regions perquè ch-TOG s'uneixi als complexos de tubulina als centrosomes i comenci a afegir-hi tubulina, formant així una nova fibra des de zero”, explica el Dr. Amir Ali, primer autor de l'article, anteriorment investigador postdoctoral a l'IRB Barcelona, actualment a Departament de Bioquímica i Genètica Molecular a la Facultat de Medicina de la Universitat de Virgínia, Estats Units.

Els investigadors han observat també que, en cèl·lules humanes, el paper de ch-TOG en 
l’inici de la formación de fibres de microtúbuls no només s’observa al centrosoma. ch-TREN també pot estimular la iniciació d'aquestes fibres des de la superfície de l'aparell de Golgi, un altre lloc important d'assemblatge de microtúbuls en certs tipus de cèl·lules.

Article relacionat:

Microtubule nucleation and γTuRC centrosome localization in interphase cells require ch-TOG
Aamir Ali, Chithran Vineethakumari, Cristina Lacasa and Jens Lüders
Nature Communications (2022) DOI: 10.1038/s41467-023-35955-w