Etude des protéines d'Arabidopsis thaliana impliquées dans la nucléation des microtubules
Institution:
Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The assembly of multiple microtubule arrays during the cell cycle is a distinctive characteristic of plant cells. To investigate how this complex organisation is achieved, our working hypothesis is that nucleation complexes are recruited to nucleation sites, the nuclear envelope and the cortex in plant cells, where they are responsible for microtubule assembly. Microtubule nucleation complexes or g–tubulin complexes contain, in addition to g-tubulin, five Gamma-tubulin Complex Proteins (GCP2 to GCP6). Orthologues for each GCP are present in Arabidopsis genome, suggesting that the basic mechanism of microtubule nucleation is conserved in acentrosomal plant cells. We show that AtGCP3 interacts with g-tubulin and AtGCP2 in vitro, and that these three proteins are part of the same complex in vivo. These results suggest that Arabidopsis g-tubulin, AtGCP2 and AtGCP3 could associate to form core complexes like those characterised in yeast and drosophila. A 250 kDa complex containing g-tubulin is recruited at nuclear surface of isolated tobacco nuclei, suggesting that a core complex containing g-tubulin, AtGCP2 and AtGCP3 are recruited to the nuclei. We show that AtGCP2 and AtGCP3 contain nuclear envelope targeting domains. These proteins could play a role in recruiting nucleation complexes to the nuclear envelope. We report that AtGCP3 is also localised in the nucleus during G2 phase and contains an active bipartite NLS, which possesses a putative phosphorylation site. Structural studies show that AtGCP3 could interact with importin-a, and that NLS phosphorylation could modulate this interaction leading to AtGCP3 activity regulation. The intranuclear localisation of AtGCP3 could reveal an other potential nucleation site, which could be involved in mitotic spindle formation.
Abstract FR:
L’une des particularités des cellules de plantes supérieures est l’assemblage de différents réseaux microtubulaires au cours du cycle cellulaire. Cette spécificité pourrait résulter d’un recrutement régulé des complexes de nucléation des microtubules à l’enveloppe nucléaire et au cortex, sites de nucléation caractérisés. Les complexes de nucléation ou complexes à g-tubuline contiennent, en plus de la g-tubuline, cinq autres protéines : les “Gamma-tubulin Complex Proteins” (GCP2 à GCP6). Les orthologues de toutes les GCPs ont été identifiés dans le génome d’Arabidopsis, suggérant que les mécanismes de nucléation microtubulaire sont conservés chez les cellules acentrosomales de plantes. Nous avons montré qu’AtGCP3 interagit avec la g-tubuline et AtGCP2 in vitro et que ces trois protéines font partie d’un même complexe in vivo. Ces résultats suggèrent que la g-tubuline, AtGCP2 et AtGCP3 pourraient s’associer pour former l’unité de base du complexe de nucléation, similaire à celle caractérisée chez la levure et la drosophile. Un complexe de 250 kDa, contenant la g-tubuline, est recruté à la surface de noyaux isolés de tabac suggérant un recrutement du complexe de nucléation à l’enveloppe nucléaire. Ces protéines pourraient jouer un rôle dans le recrutement des complexes de nucléation à la surface des noyaux. AtGCP3 est également localisée à l’intérieur du noyau en phase G2. Elle possède un NLS bipartite actif, qui contient un site potentiel de phosphorylation. Des études structurales ont montré que l’interaction entre AtGCP3 et l’importine-a est structurellement possible et que la phosphorylation du NLS pourrait moduler cette interaction, et donc réguler l’activité de la protéine. La localisation intranucléaire d’AtGCP3 pourrait révéler un nouveau site de nucléation, qui serait impliqué dans la formation du fuseau mitotique.