Vědci popsali nové „písmeno“ v tubulinovém kódu, důležité pro vývoj neuronů

Tubulinový kód je abeceda, kterou buňka řídí chování své kostry – mikrotubulů. Tento kód ovlivňuje vývoj neuronů i plasticitu mozku (schopnost měnit sílu spojení mezi neurony) a jeho poruchy souvisejí s neurodegenerativními nemocemi, například Parkinsonovou a Alzheimerovou chorobou. Vědci z Biotechnologického ústavu AV ČR v centrum BIOCEV ve spolupráci se zahraničními kolegy nyní popsali dosud neznámou modifikaci, která tuto abecedu rozšiřuje o nové „písmeno“.

Každá buňka má vnitřní kostru. Její součástí jsou i mikrotubuly – dlouhé „koleje“ poskládané z podjednotek α- a β-tubulinů. Tyto koleje zajišťují například vnitrobuněčný transport a umožňují dělení buněk a tvorbu řasinek. Instrukce, jak mají mikrotubuly správně fungovat a komunikovat s okolím, jsou na jejich povrchu zapsány jako tzv. tubulinový kód, což je soubor chemických značek na koncích α- a β-tubulinů.

Jak TTLL11 zapisuje tubulinový kód

Jedním z proteinů, které se účastní zápisu tubulinového kódu, je enzym TTLL11. V časopise Science Advances vědci ukázali, jakým způsobem TTLL11 píše tubulinový kód. Pomocí kryo-elektronové mikroskopie odhalili, že TTLL11 se na mikrotubul váže neobvyklým způsobem, kdy vazebnou doménou se přichytí k jednomu „kolejovému pruhu“ (protofilamentu) a katalytická doména zapisuje kód na sousedním. Tento unikátní způsob rozpoznání podkladu vysvětluje, proč TTLL11 preferuje upravovat tubulin přímo v sestaveném mikrotubulu. TTLL11 také rozšiřuje abecedu kódu tím, že konce tubulinů nerozvětvuje, ale koncové řetězce přímo prodlužuje o jednotky až desítky molekul glutamátu. Tím vzniká nový typ modifikace, který se odlišuje od tradičního větvení a může zásadně měnit chování mikrotubulů.

Hmotnostní spektrometrie a buněčné experimenty dále ukázaly, že TTLL11 umí obnovit i konce zkrácených variant tubulinu, které byly dříve považovány za nenávratně ztracené. Tím dokáže molekulám tubulinu prodloužit život a vrátit je zpět do spřažených enzymatických cyklů, například cyklu tyrosinace/detyrosinace, které jsou zásadní pro správné fungování (nejenom) nervových buněk.

Širší význam

Získané poznatky přidávají další kámen do mozaiky výzkumu posttranslačních modifikací mikrotubulů a pomáhají tak popsat a pochopit základní fyziologické procesy v buňkách a organismech. Výzkum může do budoucna inspirovat nové terapeutické strategie u onemocnění spojených s poruchami funkce mikrotubulů.

Kontakt:

Jana Campbell
Biotechnologický ústav AV ČR
Jana.Campbell@ibt.cas.cz

Publikace: Jana Campbell, Miroslava Vosahlikova, Samar Ismail, Margareta Volnikova, Lucia Motlova, Julia Kudlacova, Kseniya Ustinova, Ivan Snajdr, Zora Novakova, Miroslav Basta, Irina Gutsche, Marie-Jo Moutin, Ambroise Desfosses, Cyril Barinka; Mechanistic Insights into TTLL11 Polyglutamylase-Mediated Primary Tubulin Chain Elongation; Sci Adv (2025), 2025 Aug

Přečtěte si také

• Nový mikroskopický postup otevírá cestu k šetrnějším hnojivům i biomateriálům
• Na severním Plzeňsku Keltové leccos poztráceli, ukazuje výstava
• Český systém finanční podpory vysokoškoláků: slabý, děravý, zastaralý
• Do Festivalu vědy & techniky se zapojí také 13 pracovišť Akademie věd ČR
• Zoo Praha a Akademie věd ČR spojují síly k záchraně ohrožených savců
• Třetina české veřejnosti vnímá filozofii pozitivně, ukazuje unikátní výzkum
• Česká data a výpočty pomohly k nalezení meteoritů ze 24. července v Polsku
• Nová studie přináší zásadní poznatky o vývoji krvetvorby u novorozených dětí
• Na Festivalu vědy & techniky v Brně budou matadoři i nováčci z Akademie věd
• Poklad z české přírody. Užovka stromová překvapila genetickou bohatostí