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Boekhoorn, Karin. "Microtubule associated proteins and plasticity in the developing and diseased brain." [S.l. : Amsterdam : s.n.] ; Universiteit van Amsterdam [Host], 2006. http://dare.uva.nl/document/89864.
Full text
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Zanarella, Erica. "Functional analysis of EFHC1, a gene involved in Juvenile Myoclonic Epilepsy, in Drosophila." Doctoral thesis, Università degli studi di Padova, 2011. http://hdl.handle.net/11577/3421984.
Full textAbstract:
Mutations in the EFHC1 gene, encoding a novel microtubule binding protein, have been linked to juvenile myoclonic epilepsy. EFHC1 has been proposed to regulate cell division by controlling mitotic spindle organization and cerebral cortex lamination by modulating neuroblast migration. To understand EFHC1 function in vivo we generated knock-out Drosophila for the fly homolog Defhc1. We found that the NMJ synapse of Defhc1 mutants display an increased number of satellite boutons and increased spontaneous neurotransmitter release. Defhc1 binds to microtubules in vitro and overlaps in vivo with axonal and synaptic microtubules. Elimination of Defhc1 from synaptic terminals reduces the number of microtubule loops, whose presence correlates with halted bouton division, suggesting that Defhc1 is a negative regulator of bouton division. These results suggest that Defhc1 functions as an inhibitor of neurite growth by finely tuning the microtubule cytoskeleton dynamics and that EFHC1-dependent JME may result from augmented spontaneous neurotransmitter release due to overgrowth of neuronal processes.Mutazioni nel gene EFHC1, che codifica per una proteina in grado di legarsi ai microtubuli, sono state correlate con l’insorgenza dell’Epilessia Mioclonica Giovanile (JME). Il gene EFHC1 è stato proposto come regolatore della divisione cellulare attraverso il controllo dell’organizzazione del fuso mitotico e come modulatore della migrazione dei neuroblasti nella corteccia cerebrale. Per comprendere in vivo la funzione del gene EFHC1 abbiamo generato il mutante knock-out per il gene omologo Defhc1 in Drosophila. Le sinapsi di giunzioni neuromuscolari (NMJ) di larve mutanti per Defhc1 mostrano un maggior numero di bottoni satellite e l’aumento del rilascio spontaneo di neurotrasmettitore. Esperimenti in vitro hanno dimostrato che la proteina Defhc1 si lega ai microtubuli e che in vivo colocalizza con i microtubuli sinaptici e assonali. In seguito all’eliminazione di Defhc1 dalle terminazioni sinaptiche è stata osservata una diminuzione del numero di loops formati dai microtubuli, la cui presenza è correlata con il blocco della divisione dei bottoni sinaptici, suggerendo che il gene Defhc1 possa essere un regolatore negativo della divisione dei bottoni sinaptici. Questi risultati suggeriscono che Defhc1, attraverso una fine regolazione della dinamicità dei microtubuli del citoscheletro, agisca da inibitore della crescita delle terminazioni sinaptiche tramite e che la JME dipendente da mutazione di EFHC1 potrebbe dipendere da un aumento del rilascio spontaneo di neurotrasmettitore conseguente all’eccessiva crescita sinaptica.
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Schaedel, Laura. "Les propriétés mécaniques des microtubules." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAY010/document.
Full textAbstract:
Les microtubules-qui définissent la forme des axones, des cils et des flagelles, et qui servent de rails pour le transport intracellulaire-subissent de fortes contraintes exercées par les forces intracellulaires. La structure des microtubules et leur rigiditépeuvent en théorie être affectées par des contraintes physiques. Cependant, il reste à établir comment les microtubules tolèrent de telles forces et quelles sont les conséquences de ces forces sur la structure des microtubules. En utilisant un dispositif demicrofluidique, j’ai pu montrer que la rigidité des microtubules diminue progressivementà chaque cycle de courbure induit par des contraintes hydrodynamiques.Comme dans d'autres exemples de fatigue des matériaux, l'application de contraintes mécaniques sur des défauts pré-existants le long des microtubules est responsable de la génération de dommages plus étendus. Ce processus rend les microtubules moins rigides.J’ai pu aussi montrer que les microtubules endommagés peuvent se réparer en intégrant de nouveaux dimères de tubuline à leur surface et de récupérer ainsi leur rigidité initiale. Nos résultats démontrent que les microtubules sont des matériaux biologiquesayant des propriétés d’auto-réparation, et que la dynamique des microtubules ne se produit pas exclusivement à leurs extrémités. La mise en évidence de ces nouvelles propriétés permet de montrer comment les microtubules peuvent s’adapter à des contraintesmécaniquesMicrotubules—which define the shape of axons, cilia and flagella, and provide tracks for intracellular transport—can be highly bent by intracellular forces, and microtubule structure and stiffness are thought to be affected by physical constraints. Yet how microtubules tolerate the vast forces exerted on them remains unknown. Here, by using a microfluidic device, we show that microtubule stiffness decreases incrementally with each cycle of bending and release. Similar to other cases of material fatigue, the concentration of mechanical stresses on pre-existing defects in the microtubule lattice is responsible for the generation of more extensive damage, which further decreases microtubule stiffness. Strikingly, damaged microtubules were able to incorporate new tubulin dimers into their lattice and recover their initial stiffness. Our findings demonstrate that microtubules are ductile materials with self-healing properties, that their dynamics does not exclusively occur at their ends, and that their lattice plasticity enables the microtubules’ adaptation to mechanical stresses
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Barlukova, Ayuna. "Dynamic instability of microtubules and effect of microtubule targeting agents." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0064.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de proposer des modèles mathématiques permettant de décrire l'instabilité dynamique d'une population de microtubules (MTs) et l'effet de médicaments sur cette instabilité. L'instabilité dynamique des MTs joue un rôle extrêmement important dans les processus de la mitose et de la migration cellulaire et donc dans la progression tumorale. L'instabilité dynamique est un processus complexe qui implique différents états de la tubuline (polymérisée ou non-polymérisée, tubuline-GTP ou tubuline-GDP qui correspondent à deux états énergétiques différents des dimères) et qui résulte de processus chimiques (polymérisation, dépolymérisation, hydrolyse, recyclage, nucléation) liant ces différents états de la tubuline. Décrire cette complexité par le biais de modèles mathématiques permet alors de tester des hypothèses biologiques quant à l'impact de chacun de ces processus et l'action de molécules anti-MTs. De récents travaux suggèrent que le "vieillissement" des MTs impacte leur dynamique. Nous avons testé dans ce travail l'hypothèse que ce "vieillissement" accélère l'hydrolyse du GTP au sein de la tubuline. Nous avons construit de nouveaux modèles couplant deux équations de transport multi-D avec deux équations différentielles ordinaires impliquant des termes intégraux. Nous avons calibrer notre nouveau modèle à partir des données expérimentales; tester l'hypothèse biologique sur le mécanisme du processus de vieillissement; analyser la sensibilité du modèle par rapport aux paramètres décrivant les processus; tester différentes hypothèses quant l'effet des médicaments anti-MTsThe aim of this thesis is to design new mathematical models that are able to appropriately describe dynamic instability of a population of microtubules (MTs) and effect of drugs on MT dynamics. MT dynamic instability play an important role in the processes of mitosis and cell migration and, thus, in cancer progression. Dynamic instability is a complex process that involves different states of tubulin (polymerized or non-polymerized, GTP-tubulin or GDPtubulin that correspond to two different energetic states of tubulin dimers) that resulted from chemical processes (polymerization, depolymerization, hydrolysis, recycling, nucleation) linking these different states of tubulin. Description of this complexity by mathematical models enables one to test biological hypotheses concerning the impact of each process and action of drugs on microtubule dynamics. Recent observations show that MT dynamics depends on aging of MT. One of the aims of the work is to test the hypothesis that MT aging results from the acceleration of the GTP hydrolysis. We construct for that new models that couple two multidimensional transport equations with two ordinary differential equations involving integral terms. We have calibrated our models on the basis of experimental data; tested biological hypothesis on mechanism of aging process; performed a sensitivity analysis of the model with respect to parameters describing chemical processes; and tested hypotheses concerning actions of drugs
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Faller, Elliott M. "Modulation of microtuble dynamics by the microtubule-associated protein MAP1a." Thesis, University of Ottawa (Canada), 2003. http://hdl.handle.net/10393/26371.
Full textAbstract:
Structural microtubule-associated proteins (MAPs) are capable of interacting with tubulin dimers to regulate the various dynamic stages of microtubules. MAP1a is predominant in the neuronal cell body, axons and dendrites of mature neurons. MAP1 a has been shown to bind microtubules to promote microtubule assembly in vitro. The MAP1a heavy chain molecule is associated with three light chains. The heavy chain, and all three light chains appear to associate with microtubules independent of each other. The purpose of this project was to measure the impact of myc-tagged MAP1 a fragments and myc-tagged light chains associated with MAP1a on microtubule dynamic phases in vivo. Cells from an epithelial kidney cell line (LLCPK1) that had been permanently transfected with human GFP-alpha tubulin were transiently transfected with myc tagged MAP1a heavy and light chain fragments. Cells expressing MAP1a and light chain fragments were used to make direct observations of microtubule dynamics in living cells using fluorescence microscopy. Microtubule ends were photographed at 4-second intervals using a digital camera over a 2-minute duration. All truncated MAP1 a heavy chain fragments that contained the microtubule-binding domain were shown to associate with microtubules. MAP1a fragments containing portions of the projection domain promoted growth and stability of microtubules. Truncated fragments containing different regions of the projection domain of MAP1a demonstrated variations in their impact on microtubule dynamic events by promoting growth or inhibition of shortening phases. Similar to full length MAP1a, LC3 also appeared to promote microtubule growth and stability. Results from the present study suggest that MAP1a and LC3 promote slow, stable growth of microtubules. This type of growth may be important in the maintenance and restructuring of adult neurons.
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Paez, Claudia. "Etude fonctionnelle de la protéine associée aux microtubules XMAP215/ch-TOG." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00597065.
Full textAbstract:
Résumé Les protéines XMAP215/ch-TOG appartiennent à une famille de protéines associées aux microtubules (MAPs), bien conservée tout au long de l'évolution, la famille XMAP215/Dis1. Cette famille joue un rôle dans la régulation du cytosquelette des microtubules (MT), en particulier pendant la division cellulaire. Chez l'humain, ch-TOG est la protéine surexprimée dans les tumeurs du colon et du foie, une protéine qui provient de cellules blastiques et de plusieurs formes de cancer. Certaines protéines XMAP215/ch-TOG ont été retrouvées dans différentes localisations cellulaires, toujours reliées aux MTs, donnant origine à une activité spécifique. Cependant, la localisation exacte de XMAP215/ch-TOG ainsi que son activité restait à être déterminées. Dans ce contexte scientifique, nous avons développé une série d'anticorps monoclonaux (mcAB) qui nous ont permis d'identifier deux populations différentes de la famille des protéines XMAP215/Dis1. Les images de microscopie confocale des cellules fixées ont montré une première localisation, la colocalisation bien connue XMAP215-microtubulaire (MT-XMAP215) qui s'observe pendant l'interphase et pendant la mitose (fuseau mitotique). Une deuxième localisation a été identifiée sur le bout plus des MTs, donnant XMAP215/ch-TOG comme faisant parti de la famille des protéines de bout plus (+TIPs). Cette deuxième colocalisation a été identifiée comme +TIP XMAP215/ch-TOG. La +TIP XMAP215 est la protéine la plus distale du bout des MTs. La hiérarchie a été établie en faisant la comparaison de la localisation de XMAP215/ch-TOG avec les protéines les plus connues du bout plus, telles qu'EB1, CLIP170 et p150Glued. Dans l'extrait mitotique de Xenopus laevis, les images obtenues in vivo par la microscopie de fluorescence par réflexion totale interne (TIRF) ont permis d'identifier une +TIP XMAP215 présente au bout des MTs qui polymérisent et dépolymérisent. Les images de microscopie cryo-électronique (Cryo-EM) ont montré une activité spécifique de la population +TIP XMAP215. Dans les solutions de tubuline pure, XMAP215 induit la formation de structures au bout des MTs, cette activité est compatible avec les mécanismes de croissance des MTs. Sur la base de nos résultats, nous proposons un modèle où XMAP215 se charge des dimères de tubuline en devenant une structure de type protofilament. Cette structure se lie au bout du MT en utilisant son domaine C-terminal, en rajoutant les dimères de tubuline et aussi certainement en participant à la fermeture de la structure microtubulaire même. La protéine interviendrait donc dans la dépolymérisation et aurait un rôle dans le mécanisme de dépolymérisation contrôlée. Une fois que l'addition de tubuline a eu lieu, la +TIP XMAP215 pourrait évoluer en MT-XMAP215, la forme la plus connue de la protéine qui a été associée au trafic des granules d'ARN. Mots cles : XMAP215, ch-TOG, microtubules, anticorps monoclonaux.
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Rovini, Amandine. "De l'extrémité des microtubules aux mitochondries dans la neuroprotection mediee par l'olesoxime : vers une meilleure compréhension des mécanismes d'action des agents anti-microtubules." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM5512.
Full textAbstract:
Dans l’arsenal thérapeutique anticancéreux, les agents anti-microtubules (MTA) occupent une place essentielle dans le traitement de tumeurs solides et d’hémopathies malignes. Néanmoins, leur utilisation est limitée par l’induction d’une toxicité neurologique qui affecte la qualité de vie des patients et dont les mécanismes d’action demeurent peu compris. L’absence de solutions préventives ou curatives réellement efficaces, reflète la complexité des mécanismes d’action des MTA. Dans le cadre du projet « Mitotarget » (7ème PCRD) porté par le partenaire industriel Trophos, notre objectif était de préciser le mécanisme à l’origine de la neurotoxicité des MTA et d’évaluer le potentiel neuroprotecteur de l’olesoxime, composé ayant fait la preuve de son efficacité neuroprotectrice dans différents modèles de pathologies neurodégénératives. Nous montrons ici que les réseaux microtubulaire (dynamique des microtubules, localisation de la protéine EB1) et mitochondrial (motilité des mitochondries), cibles des MTA dans les cellules cancéreuses, sont aussi affectés dans les cellules de type neuronal. Leur préservation par l’olesoxime est nécessaire à l’établissement d’une neuroprotection. Ce travail met en évidence l’originalité du mécanisme d’action de l’olesoxime, premier neuroprotecteur capable d’agir tout à la fois sur les microtubules et les mitochondries, et souligne l’importance des liens étroits existant entre ces deux compartiments. Deux axes d’étude ont été initiés à la suite de ce projet afin de (i) déchiffrer les interconnexions microtubules-mitochondries dans la réponse des cellules cancéreuses aux MTA; (ii) préciser l’importance et la régulation post-traductionnelle de la protéine EB1 dans l’efficacité anti-migratoire des MTA. L’ensemble des données obtenues appelle à poursuivre la caractérisation des mécanismes de réponse aux agents anti-microtubules afin d’optimiser les stratégies thérapeutiques existantesNowadays, the so-called Microtubule Targeting Agents (MTAs) remain benchmark clinical treatments displaying high efficiency and are still widely used against a broad spectrum of tumors and hemopathies. The new compounds in clinical development and the discovery of their anti-angiogenic properties make them a family booming. However, MTAs treatment is limited by the occurrence of neurological toxicities that greatly impair patients quality of life and which mechanisms of action are still poorly understood. The current absence of really efficient curative of preventive strategies underline the complexity of MTA mechanisms of action. In the framework of the “MitoTarget” project from the 7th PCRD,lead by the industrial partner Trophos, we aimed to precise MTA neurotoxic mechanisms and to evaluate neuroprotective potential of olesoxime, a compound that already showed to be efficient in various models of neurodegenerative diseases. Our data show that microtubular (microtubule dynamics parameters, EB1 protein localization) and mitochondria (mitochondria) networks, MTA targeted compartments in cancer cells, are damaged in neuronal-like cells. Interestingly, olesoxime neuroprotective activity implies preservation of both microtubule and mitochondria from MTA-induced damages. This work highlights the original mechanism of action of olesoxime as the first neuroprotective agent able to act on both microtubule and mitochondria and underlines the strengthened link existing between these compartments. It thus gave rise to two side projects with the aim to (i) decipher microtubule-mitochondria interconnections in response to MTA treatment; (ii) precise the importance and regulation of EB1 in the anti-migratory efficacy of MTA by looking at EB1 post-translational modifications. Altogether, the data obtained incite to keep on characterizing mechanisms involved in response to MTA in order to optimize the existing therapeutic strategies
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Rosas, Salvans Miquel 1987. "Understanding RanGTP dependent microtubule assembly : Idenification of DnaJB6 as a RanGTP regulated factor involved in microtubule organization during mitosis." Doctoral thesis, Universitat Pompeu Fabra, 2017. http://hdl.handle.net/10803/664169.
Full textAbstract:
Three microtubule (MT) assembly pathways participate in the assembly of the bipolar spindle: the centrosomal pathway, the augmin dependent amplification pathway and the RanGTP/chromosome dependent pathway. To form the spindle, all these MTs are organized by various classes of motor proteins into two interdigitating antiparallel arrays with their minus ends focused at the spindle poles. This focusing activity is provided by the minus-end directed motor proteins Dynein-Dynactin and HSET.
Spindle assembly can occur in the absence of centrosomes indicating that the RanGTP and augmin dependent pathways are sufficient. The RanGTP pathway can be studied in Xenopus laevis egg extracts. Addition of RanGTP to these extracts triggers a dynamic process of MT nucleation, stabilization and organization into asters and mini spindles. To obtain a global picture of the RanGTP pathway we used a proteomics approach and determined the interactome of the RanGTP-MTs that consists of 1263 proteins. Moreover we have analyzed the changes in this proteome to try to correlate them with the change in MT dynamic and organization observed upon different time of incubation of the egg extract with RanGTP. Although the composition of the proteome did not change, we found different patterns of recruitment for various protein groups. The proteome includes most of the known RanGTP regulated factors in mitosis and significantly overlaps with previously published spindle and taxol-MT proteomes. In addition it contains a large number of other proteins with described or undescribed functions in various cellular processes. We used this proteome to identify novel putative RanGTP regulated spindle assembly factors (SAFs). We identified DnaJB6 as a RanGTP regulated protein involved in spindle assembly. We found that it interacts with dynactin p150 in a RanGTP dependent manner specifically in M-phase. We show that DnaJB6 favors the stabilization of the Dynactin complex specifically in mitosis, regulating the activity of Dynein-Dynactin complex in bipolar spindle assembly and MT focusing at the spindle poles.Tres vies de formació de microtúbuls (MT) participen en la formació del fus mitòtic: la centrosòmica, la via d’amplificació dependent d’Augmin i la via dependent de RanGTP o cromosòmica. Per formar el fus, tots aquests MTs són organitzats per diferents classes de proteïnes motores en dos feixos interconnectats de MTs antiparal·lels, amb els seus extrems negatius concentrats al pols del fus. Dynein-Dynactin i HSET s’encarreguen de concentrar els extrems negatius als pols. El fus es pot formar també en absència de centrosomes, indicant que les vies de RanGTP i d’Augmin són suficients per formar-lo. La via de RanGTP es pot estudiar utilitzant extractes d’ous (EE) de Xenopus Laevis. L’addició de RanGTP activa un procés dinàmics de nucleació, estabilització i organització del MTs en asters i mini-fusos. Hem utilitzat la proteòmica com una aproximació per obtenir una visió global de la ruta de RanGTP i em descrit un interactoma dels RanGTP-MTs de 1263 proteïnes. A més, hem analitzat els canvis en aquest proteoma intentant correlacionar-los amb canvis en la dinàmica i l’organització observades al llarg de diferents temps d’incubació de l’EE amb RanGTP. Tot i que la composició del proteoma no varia, hem trobat diferents patrons de reclutament per varis grups de proteïnes. El proteoma inclou la majoria dels factors regulats per RanGTP en mitosis que es coneixen i te un elevat grau de solapament amb altres proteomes del fus i dels Taxol-MTs publicats prèviament. A més, conté un elevat nombre de proteïnes amb i sense roles descrits en varis processos cel·lulars. Hem utilitzat el proteoma dels RanGTP-MTs per identificar nous possibles factors regulats per Ran involucrats en la formació del fus. Hem identificat DnaJB6 com una proteïna regulada per Ran amb una funció en la formació del fus mitòtic. Hem descrit la interacció de DnaJB6 amb p150, dependent de RanGTP específicament en fase M. DnaJB6 afavoreix l’estabilització el complex Dynactin específicament en mitosis, regulant l’activitat de Dynein-Dynactin en l’establiment de la bipolaritat del fus mitòtic i la concentració dels extrems (-) dels MTs als pols del fus mitòtic.
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A, S. Jijumon. "Systematic characterization of a large number of Microtubule-Associated Proteins using purification-free TIRF-reconstitution assays Purification of tubulin with controlled post-translational modifications by polymerization–depolymerization cycles Microtubule-Associated Proteins: Structuring the Cytoskeleton Purification of custom modified tubulin from cell lines and mouse brains by polymerization-depolymerization cycles." Thesis, université Paris-Saclay, 2021. http://www.theses.fr/2021UPASL007.
Full textAbstract:
Le cytosquelette des microtubules (MTs) est constitué de filaments dynamiques impliqués dans une multitude de fonctions telles que la division cellulaire, le maintien de forme des cellules, les battements ciliaires ou encore la différenciation neuronale. Une régulation stricte des fonctions des MTs est donc d'une grande importance pour l'homéostasie cellulaire, et toute perturbation pourrait potentiellement conduire à des maladies comme le cancer, les ciliopathies ou la neurodégénérescence. Dans un contexte cellulaire, les propriétés des MTs peuvent être contrôlées par leurs interactions avec une grande variété de protéines associées (MT-associated proteins ; MAPs). Notre connaissance de ces interacteurs s'est continuellement enrichie au cours des dernières décennies, mais il n'existe à ce jour aucune étude systématique visant à décrire et à classer ces protéines en fonction de leurs mécanismes de liaison et de leurs effets structuraux sur les MTs. Dans mon projet de thèse, j’ai mis au point un essai permettant une analyse rapide et systématique à la base des lysats clarifiés de cellules humaines surexprimant une multitude des différents MAPs. Le comportement dynamique des MT en présence d'environ 50 MAPs différentes a été imagé à l'aide de la microscopie TIRF. Cela nous permet d'étudier le comportement des MAP dans une situation proche de leur environnement naturel, mais en éliminant la complexité de l'espace intracellulaire, telle que l'encombrement par des organelles et des filaments du cytosquelette à l'intérieur de l'espace intracellulaire confiné. En effet, la plupart des MAPs étaient bien solubles dans notre approche d'extraction, tandis que les approches de purification pour plusieurs d'entre elles ont conduit à leur précipitation, rendent les expériences de reconstitution in vitro classique impossible. Ma nouvelle approche m’a permis de définir plusieurs nouvelles protéines comme de véritables MAP. J’ai montré que des MAPs non-caractérisées auparavant ont des effets étonnamment différents sur la polymérisation et la structure des MTs, créant ainsi une variété de réseaux de MT distincts. J’ai également démontré que mon approche permet d'étudier les structures des MAPs associées aux MTs par cryo-microscopie électronique, ou d'étudier le dynamique des MTs porteuses de mutations trouvées dans les pathologies humaines. J’ai également démontré que mon approche permet à tester la sensibilité des MAPs aux modifications post-traductionnelles de la tubuline, ou d'étudier le rôle des MAPs dans les interactions entre l'actine et les MTs. Mon approche expérimentale permet donc de mieux comprendre comment les MAP et les MT contrôlent ensemble le fonctionnement du cytosqueletteMicrotubules (MTs) are dynamic filaments involved in a plethora of functions such as cell division, cell shape, ciliary beating, neuronal differentiation. Strict regulation of MT functions is therefore of high importance for the cellular homeostasis, and any perturbations could potentially lead to diseases like cancer, ciliopathies and neurodegeneration. At the protein level, there are accumulating studies showing that MT properties can be controlled via interaction with a large variety of MT-associated proteins (MAPs). Our knowledge of MAPs has been enriched over time, but up to this date no systematic studies exist that aim to describe and categorize these proteins according to their binding mechanisms and structural effects on MTs. In my PhD project, I have developed an assay for rapid and systematic analysis of MAPs using cleared lysates of cultured human cells in which I overexpress a variety of different MAPs. The dynamic behaviour of growing MTs in the presence of those MAPs were imaged using TIRF microscopy. This allows me to study the behaviour of around 50 MAP candidates in a situation close to their natural environment, but eliminating complexity coming from different organelles and crammed cytoskeleton filaments inside the confined intracellular space. Indeed, most MAPs were nicely soluble in the extract approach, while purification attempts of several of them led to protein precipitation, thus making classical invitro reconstitution approaches impossible. This novel approach allowed me to compare many MAPs under similar experimental conditions, and helped to define several novel proteins as bona-fide MAPs. I demonstrate that previously uncharacterized MAPs have strikingly different effects on MT polymerization and MT structure, thus creating a variety of distinct MT arrays. I further extended this cell-free pipeline to study structures of MAPs bound to MTs by cryo-electron microscopy, or to study the MT interactions of MAPs carrying patient mutations. Finally, I demonstrated that my approach can be used to test the sensitivity of MAPs to tubulin PTMs, as well as to study the role of MAPs in actin-MT crosstalk. In the future, this novel approach will allow for a better mechanistic understanding of how MAPs and MTs together control cytoskeleton functions
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Hunter, Andrew W. "Coupling of ATP hydrolysis to microtubule depolymerization by mitotic centromere-associated kinesin /." Thesis, Connect to this title online; UW restricted, 2002. http://hdl.handle.net/1773/10549.
Full text
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Peronne, Lauralie. "Caractérisation d'un nouveau composé pharmacologique qui potentialise la réponse des cellules au paclitaxel (Taxol®)." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAV003.
Full textAbstract:
Les agents pharmacologiques ciblant la dynamique des microtubules (MTs) sont très utilisés en chimiothérapie des cancers agressifs. Le paclitaxel (PTX) est utilisé depuis des décennies et donne de bons résultats pour le traitement des tumeurs solides. Plusieurs inconvénients, notamment ses effets secondaires et la résistance de certains cancers limitent cependant l'efficacité de ce médicament. Dans le but d'identifier de nouveaux composés pharmacologiques qui sensibilisent les cellules au PTX, nous avons recherché, parmi une collection de 8000 molécules, celles capables de sensibiliser des cellules cancéreuses à une dose non toxique de PTX. Nous avons ainsi sélectionné un composé de la famille des carbazoles : Carba1. Dans les cellules, l’association carba1/PTX a un effet cytotoxique supérieur à la somme des effets de carba1 et de PTX, quand ces molécules sont appliquées séparément, indiquant un effet synergique. De plus, des analyses approfondies de différents phénotypes ont permis de montrer que l'administration de carba1 avait pour conséquence d'amplifier des effets du PTX.À fortes doses, carba1 entraine un blocage des cellules en prométaphase mais n’altère pas le réseau microtubulaire, ni en interphase ni en mitose. En revanche, in vitro, carba1 cible la tubuline en se fixant sur le site colchicine, provoquant un retard et une diminution de la polymérisation des MTs. En plus de la tubuline, des études génétiques réalisées sur la levure suggèrent que carba1 a d'autres cibles dont CENP-E, kinésine essentielle à l’alignement des chromosomes au cours de la mitose.Des études menées sur un modèle de cancer mammaire murin agressif (allogreffes) ont révélé que carba1 seul et carba1/PTX ne présentaient aucune toxicité. De plus, les effets anti-tumoraux et anti-métastatiques de la combinaison carba1/PTX sur ces modèles se sont montrés encourageants, bien que des mises au point, notamment sur la posologie sont encore à prévoir. Carba1 est une molécule nouvelle, avec des applications jusque-là inconnues. C’est pourquoi une déclaration d’invention, en vue d'un dépôt de brevet, a été soumise au CNRSMicrotubules (MTs) targeting agents are a powerful weapon in the war against aggressive cancers. Paclitaxel (PTX) has been used successfully for the treatment of solid tumors for decades. Several features, including side-effects and resistance of some cancers make this drug not always effective. With the aim to identify new chemical compounds that sensitize cells to paclitaxel we screened a library of 8,000 compounds, to select those not toxic for cell cultures when applied alone, that become toxic when applied in combination with a non-toxic dose of paclitaxel. This lead to the selection of a carbazole derivative: carba1. In cells, the carba1/PTX combination has a greater cytotoxic effect than the addition of the effects of each drug assayed separately, indicating a synergistic effect. In addition, in-depth phenotypic analyzes indicate that the administration of carba1 amplify the effects of PTX.High doses of carba1 induce a cell blockade in prometaphase, but do not alter the MT network in interphase or mitosis. In contrast, in vitro, carba1 targets the tubulin colchicine binding site, causing a delay and a decrease in MT polymerization. Genetic studies conducted on yeast indicated other potential additional targets including CENP-E, an essential kinesin for chromosome alignment during mitosis.Studies conducted on a preclinical mouse model of aggressive breast cancer (orthotopic grafts) revealed that carba1 alone and carba1/PTX showed no toxicity. In addition, the anti-tumor and anti-metastatic effects of the carba1/PTX combination on these models have been encouraging, but an optimization of the posology is still needed. Carba1 is a new molecule, with previously unknown applications. This is why a declaration of invention, with a view to filing a patent, has been submitted to the CNRS
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Barbu, Corina. "Der Einfluss des Tau-Proteins auf die Morphologie von Nervenzellen." Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Leipzig, 2012. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-100213.
Full textAbstract:
Tau ist ein Mikrotubuli-assoziiertes Protein, das die Polymerisation von Tubulin fördert und die Mikrotubuli stabilisiert. Folglich wird angenommen, dass Tau essentiell für die neuronale Morphogenese ist, vor allem für die Axonenausbildung und -aufrechterhaltung. Mittels tangentieller Nissl-gefärbter Schnitte von Mäusegehirnen konnte in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, dass Tau-knockout Mäuse die regelhafte thalamokortikale Barthaar-projektion („Barrel“ Konfiguration) entwickeln. Der Einfluss von Tau auf die Entstehung von Dendriten wurde anhand von Golgi-gefärbten Präparaten untersucht. Die Sholl-Analyse der gefärbten CA1-Pyramidenzellen zeigte, dass die Komplexität apikaler Dendriten durch das Fehlen von Tau reduziert wurde, während die Basaldendriten unbeeinflusst blieben. Das Tau-Protein scheint demzufolge unwesentlich für die Entstehung von axonalen Verbindungen im embryonalen Gehirn zu sein, ist aber beteiligt an der Steuerung des dendritischen Verzweigungsmusters. Ferner wurde beobachtet, dass sowohl die adulte Neurogenese, als auch die Mikrotubuli-Stabilität in den Apikal- und Basaldendriten und die Synapsen von dem Fehlen des Tau-Proteins unbeeinflusst blieben. In primären Zellkulturen aus dem Kleinhirn von Tau-knockout und Tau-wildtyp Mäusen konnten zwischen den zwei Genotypen keine signifikanten Unterschiede in der Länge oder im Verzweigungsmuster der Dendriten und der Axone von Körnerzellen beobachtet werden. Die Untersuchung der Effekte einzelner Tau-Isoformen auf die Morphologie von N2A-Zellen zeigte, dass es Unterschiede sowohl zwischen Tau-defizienten und Tau-positiven Zellen, als auch zwischen Zellen mit den verschiedenen Tau-Isoformen gibt. Das Tau-Protein übt demnach in vivo einen wichtigen Einfluss auf die Morphologie der Nervenzellen und besonders der Dendriten aus, welcher in vitro weiter analysiert wurde.
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Geyer, Veikko. "Characterization of the flagellar beat of the single cell green alga Chlamydomonas Reinhardtii." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2014. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-130922.
Full textAbstract:
Subject of study: Cilia and flagella are slender appendages of eukaryotic cells. They are actively bending structures and display regular bending waves. These active flagellar bending waves drive fluid flows on cell surfaces like in the case of the ciliated trachea or propels single cell micro-swimmers like sperm or alga.
Objective: The axoneme is the evolutionarily conserved mechanical apparatus within cilia and flagella. It is comprised of a cylindrical arrangement of microtubule doublets, which are the elastic elements and dyneins, which are the force generating elements in the axonemal structure. Dyneins collectively bend the axoneme and must be specifically regulated to generate symmetric and highly asymmetric waveforms.
In this thesis, I address the question of the molecular origin of the asymmetric waveform and test different theoretical descriptions for motor regulation.
Approach: I introduce the isolated and reactivated Chlamydomonas axoneme as an experimental model for the symmetric and asymmetric flagellar beat. This system allows to study the beat in a controlled and cell free environment. I use high-speed microscopy to record shapes with high spatial and temporal resolution. Through image analysis and shape parameterization I extract a minimal set of parameters that describe the flagellar waveform. Using Chlamydomonas, I make use of different structural and motor mutants to study their effect on the shape in different reactivation conditions. Although the isolated axoneme system has many advantages compared to the cell-bound flagellum, to my knowledge, it has not been characterized yet.
Results: I present a shape parameterization of the asymmetric beat using Fourier decomposition methods and find, that the asymmetric waveform can be understood as a sinusoidal beat around a circular arc. This reveals the similarities of the two different beat types: the symmetric and the asymmetric beat. I investigate the origin of the beat-asymmetry and find evidence for a specific dynein motor to be responsible for the asymmetry. I furthermore find experimental evidence for a strong sliding restriction at the basal end of the axoneme, which is important to establish a static bend. In collaboration with P. Sartori and F. Jülicher, I compare theoretical descriptions of different motor control mechanisms and find that a curvature controlled motor-regulation mechanism describes the experimental data best. We furthermore find, that in the dynamic case an additional sliding restriction at the base is unnecessary. By comparing the waveforms of intact cells and isolated reactivated axonemes, I reveal the effect of hydrodynamic loading, and the influence of boundary conditions on the shape of the beating flagella.
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Bouissou, Anaïs. "Rôle de la tubuline gamma et des protéines associées dans la dynamique des microtubules." Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1151/.
Full textAbstract:
Les microtubules sont des polymères dynamiques, essentiels à la division cellulaire. Ils sont souvent organisés à partir du centrosome où se localise la tubuline Gamma. Cette protéine joue un rôle important dans la nucléation des microtubules. Elle est présente sous forme de deux complexes: un petit complexe (Gamma-TuSC) essentiel à la viabilité et à l'assemblage d'un fuseau bipolaire fonctionnel et un complexe d'organisation supérieure (Gamma-TuRC) nécessaire au déroulement optimal de la mitose. L'objectif de ma thèse a été de caractériser le rôle des protéines spécifiques du Gamma-TuRC. La stratégie a consisté à inhiber ces protéines « non essentielles » par RNAi dans les cellules de drosophile en culture et à analyser les conséquences sur l'organisation et la dynamique du cytosquelette. En interphase, et pour la première fois chez les métazoaires, j’ai mis en évidence un rôle du Gamma-TuRC dans la dynamique des microtubules. Localisé le long des microtubules, ce complexe agit comme un facteur stabilisateur. En mitose, le Gamma-TuRC est présent sur tous les types de microtubules y compris sur les microtubules astraux. La déplétion du Gamma-TuRC induit des défauts de positionnement du fuseau. Ces anomalies sont corrélées à une modification des propriétés dynamiques des microtubules astraux qui participent à la liaison fuseau/cortex. L'ensemble de mes résultats démontre que le Gamma-TuRC participe à la régulation de la dynamique des microtubules en interphase et en mitose. Ce rôle permettrait au complexe d'être impliqué dans des fonctions non-centrosomales, comme l'organisation de sous-réseaux de microtubules ou le positionnement du fuseauMicrotubules are highly dynamic polymers, essential in cell division. They are often organized from the centrosome where the protein Gamma-tubulin plays an important role in microtubule nucleation. Gamma-tubulin acts within two main complexes: a small Gamma-tubulin complex (Gamma-TuSC) is essential for viability and assembly of a functional spindle, and a larger complex (Gamma-TuRC) is required for efficient mitotic progression. The role of Gamma-TuRC-specific proteins is not well defined. Using RNAi-mediated depletion in Drosophila S2 cells, I studied the function of these non-essential Gamma-TuRC proteins in microtubule organisation and dynamics. In interphase, I show for the first time that Gamma-TuRCs, localized along microtubules, regulate microtubule dynamics, acting as pause factors. In mitosis, Gamma-TuRCs are associated with all microtubule subsets, including astral microtubules. The loss of Gamma-TuRCs alters astral microtubule dynamics, correlated with spindle positioning defects. Together, these results demonstrate that Gamma-TuRCs regulate microtubule dynamics in interphase and in mitosis. We propose that Gamma-TuRCs are essential to mediate non-centrosomal functions such as organization of cell type-specific microtubule networks or spindle positioning
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Gallaud, Emmanuel. "Caractérisation du rôle d'Ensconsine / MAP7 dans la dynamique des microtubules et des centrosomes." Thesis, Rennes 1, 2014. http://www.theses.fr/2014REN1S004/document.
Full textAbstract:
La mitose est une étape essentielle du cycle cellulaire à l’issue de laquelle le génome répliqué de la cellule mère est ségrégé de façon équitable entre les deux cellules filles. Pour cela, la cellule assemble une structure hautement dynamique et composée de microtubules, appelée le fuseau mitotique. En plus d’assurer la bonne ségrégation des chromosomes, le fuseau mitotique détermine l’axe de division, un phénomène particulièrement important pour la division asymétrique où des déterminants d’identité cellulaire doivent être distribués de façon inéquitable entre les deux cellules filles. L’assemblage et la dynamique de ce fuseau sont finement régulés par de nombreuses protéines qui sont associées aux microtubules. Au cour de ma thèse, nous avons identifié 855 protéines constituant l’interactome des microtubules de l’embryon de Drosophile par spectrométrie de masse puis criblé par ARNi 96 gènes peu caractérisés pour un rôle en mitose dans le système nerveux central larvaire. Par cette approche, nous avons identifié 18 candidats sur la base de leur interaction aux microtubules et de leur phénotype mitotique, dont Ensconsine/MAP7. Nous avons montré qu’Ensconsine est capable de s’associer aux microtubules du fuseau et favorise leur polymérisation. De plus, les neuroblastes des larves mutantes présentent des fuseaux raccourcis et une durée de mitose prolongée. Ce délai en mitose est dû à une activation prolongée du point de contrôle du fuseau mitotique qui est essentiel pour une ségrégation correcte des chromosomes en l’absence d’Ensconsine. D’autres part, en association avec la Kinésine-1, son partenaire fonctionnel en interphase, nous avons montré qu’Ensconsine est également impliquée dans la séparation des centrosomes au cours de l’interphase. Ceci entraine une distribution aléatoire des centrosomes pères et fils dans cellules filles. Grâce à cette étude, nous avons révélé deux nouvelles fonctions pour Ensconsine : elle favorise la polymérisation des microtubules et participe donc à l’assemblage du fuseau mitotique et est impliquée, avec la Kinésine-1 dans la dynamique des centrosomesMitosis is a key step of the cell cycle that allows the mother cell to segregate its replicated genome equally into the two daughter cells. To do so, the cell assembles a highly dynamic structure composed of microtubules called the mitotic spindle. Additionally to its role in the faithful segregation of chromosomes, the mitotic spindle defines the axis of cell division. This phenomenon is particularly important for the asymmetric cell division in which cell fate determinants have to be unequally distributed between the two daughter cells. Spindle assembly and dynamics are subtly regulated by numerous microtubules-associated proteins. During my PhD, we identified using mass spectrometry, 855 proteins establishing the Drosophila embryo microtubule interactome. An RNAi screen was performed in the larval central nervous system for 96 poorly described genes, in order to identify new mitotic regulators. Based on microtubule interaction and mitotic phenotype, among 18 candidates we focused on Ensconsin/MAP7. We have shown that Ensconsin is associated with spindle microtubules and promotes their polymerization. Neuroblasts from mutant larvae display shorter spindles and a longer mitosis duration. This mitotic delay is a consequence of an extended activation of the spindle assembly checkpoint, which is essential for the proper chromosome segregation in the absence of Ensconsin. This study also showed that, in association with its interphase partner Kinesin-1, Ensconsin is involved in centrosome separation during interphase. As a result, mother and daughter centrosomes are randomly distributed between the daughter cells. In conclusion, we highlighted two news functions of Ensconsin : first, this protein promotes microtubule polymerization and is involved in spindle assembly ; second, Ensconsin and its partner Kinesin-1 regulate centrosome dynamics
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Geyer, Veikko. "Characterization of the flagellar beat of the single cell green alga Chlamydomonas Reinhardtii." Doctoral thesis, Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics, 2013. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A27378.
Full textAbstract:
Subject of study: Cilia and flagella are slender appendages of eukaryotic cells. They are actively bending structures and display regular bending waves. These active flagellar bending waves drive fluid flows on cell surfaces like in the case of the ciliated trachea or propels single cell micro-swimmers like sperm or alga.
Objective: The axoneme is the evolutionarily conserved mechanical apparatus within cilia and flagella. It is comprised of a cylindrical arrangement of microtubule doublets, which are the elastic elements and dyneins, which are the force generating elements in the axonemal structure. Dyneins collectively bend the axoneme and must be specifically regulated to generate symmetric and highly asymmetric waveforms.
In this thesis, I address the question of the molecular origin of the asymmetric waveform and test different theoretical descriptions for motor regulation.
Approach: I introduce the isolated and reactivated Chlamydomonas axoneme as an experimental model for the symmetric and asymmetric flagellar beat. This system allows to study the beat in a controlled and cell free environment. I use high-speed microscopy to record shapes with high spatial and temporal resolution. Through image analysis and shape parameterization I extract a minimal set of parameters that describe the flagellar waveform. Using Chlamydomonas, I make use of different structural and motor mutants to study their effect on the shape in different reactivation conditions. Although the isolated axoneme system has many advantages compared to the cell-bound flagellum, to my knowledge, it has not been characterized yet.
Results: I present a shape parameterization of the asymmetric beat using Fourier decomposition methods and find, that the asymmetric waveform can be understood as a sinusoidal beat around a circular arc. This reveals the similarities of the two different beat types: the symmetric and the asymmetric beat. I investigate the origin of the beat-asymmetry and find evidence for a specific dynein motor to be responsible for the asymmetry. I furthermore find experimental evidence for a strong sliding restriction at the basal end of the axoneme, which is important to establish a static bend. In collaboration with P. Sartori and F. Jülicher, I compare theoretical descriptions of different motor control mechanisms and find that a curvature controlled motor-regulation mechanism describes the experimental data best. We furthermore find, that in the dynamic case an additional sliding restriction at the base is unnecessary. By comparing the waveforms of intact cells and isolated reactivated axonemes, I reveal the effect of hydrodynamic loading, and the influence of boundary conditions on the shape of the beating flagella.:Contents
1 Introduction. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1 Biology of Cilia and Flagella . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.1 The dimensions of flagellated micro-swimmers . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.1.2 The symmetric and the asymmetric beat . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 5
1.1.3 Chlamydomonas reinhardtii as a flagella model . . . . . . . . . . 5
1.2 The axoneme is the internal structure in eukaryotic cilia and flagella . . 6
1.3 Structure and function of microtubules and dyneins . . . . . . . . . . . 9
1.3.1 Microtubules: The structural elements in the axoneme . . . . . . 9
1.3.2 Dyneins: The force generators that drive the axonemal beat . . . 10
1.3.3 The asymmetries in the axoneme and consequences for the beat 17
1.4 Axonemal waveform models and mechanisms: from sliding to bending to beating . . . . . . . . . . . . . . 20
1.5 Geometrical representation and parameterization of the axonemal beat . . . . . . . . . . . . . . . 23
2 Questions addressed in this thesis . . . . . . . . . . . . . . 27
3 Material and Methods . . . . . . . . . . . . . . 29
3.1 Chlamydomonas cells: Axoneme preparation and motility assays . . . . 29
3.1.1 Culturing of Chlamydomonas reinhardtii cells . . . . . . . . . . . 29
3.1.2 Isolation, demembranation and storage of axonemes . . . . . . . 33
3.1.3 Reactivation of axonemes in controlled conditions . . . . . . . . . 35
3.1.4 Axoneme gliding assay using kinesin 1 . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.2 Imaging and image processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.2.1 High-speed imaging of the flagella and axonemes . . . . . . . . . 38
3.2.2 Precise tracking of isolated axonemes and the flagella of cells . . 42
3.2.3 High throughput frequency evaluation of isolated axonemes . . . 47
3.2.4 Beat frequency characterization of the reactivated WT axoneme . . . . . . . . . . . . . . 49
4 Results and Discussion . . . . . . . . . . . . . . 53
4.1 The beat of the axoneme propagates from base to tip . . . . . . . . . . . 53
4.1.1 TEM study reveals no sliding at the base of a bend axoneme . . 53
4.1.2 The direction of wave propagation is directly determined from the reactivation of polarity marked axonemes . . . . . . . . . . 57
4.1.3 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
4.2 The asymmetric beat is the superposition of a static semi-circular arc and a sinusoidal beat . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.2.1 The waveform is parameterized by Fourier decomposition in time . . . . . . . . . . . . . . 61
4.2.2 The 0th and 1st Fourier modes describe the axonemal waveform . . . . . . . . . . . . . . 65
4.2.3 General dependence of shape parameters on axoneme length and beat frequency. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4.2.4 The isolated axoneme is a good model for the intact flagellum . .. . . . . . . . . . . . . . 71
4.2.5 Summary: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.3 The circular motion is a consequence of the axonemal waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4.3.1 Hydrodynamic relations for small amplitude waves explain the relation between swimming and shape of axonemes . . . . 79
4.3.2 The swimming path can be reconstructed using shape information and a hydrodynamic model . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.3.3 Motor mutations alter the direction of rotation of reactivated axonemes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.3.4 Summary: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.4 The molecular origin of the circular mean shape. . . . . . . . . . . . . . 89
4.4.1 Motor Mutations do not abolish the mean shape, a structural mutation does . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.4.2 The axoneme is straight in absence of ATP but bend at low ATP concentrations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.4.3 Viscous load decreases the mean curvature . . . . . . . . . . . . 99
4.4.4 Summary: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.5 Curvature-dependent dynein activation accounts for the shape of the beat of the isolated axoneme . . . . . . . . . . . . . . . . 103
5 Conclusions and Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.1 Summary of the results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.2 Future directions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . 111
List of figures . . . . . . . . . . . . . . . . 116
List of tables . . . . . . . . . . . . . . . . 118
Bibliography
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Targa, Benjamin. "Dialogue entre SEPT9_i1 et polyglutamylation de la tubuline : coopération dans la chimiorésistance aux taxanes et dans la localisation microtubulaire des filaments de septines." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLS183.
Full textAbstract:
L’émergence de phénomènes de résistance au paclitaxel (Taxol®), un agent stabilisateur de microtubules (MTs), est un obstacle majeur au succès de cette molécule dans les chimiothérapies anticancéreuses et limite son utilisation. Au laboratoire, un nouveau mécanisme de résistance au Taxol® a été mis en évidence dans les cellules tumorales mammaires MDA-MB 231. Il est basé sur une restauration de la dynamique microtubulaire et implique i) deux modifications post-traductionnelles de la tubuline (MPTs), la détyrosination/retyrosination et la polyglutamylation et ii) la surexpression et la relocalisation du cytosquelette d’actine sur les MTs de plusieurs septines, des GTPases filamenteuses impliquées dans la cytocinèse et la compartimentation membranaire. Plus précisément, une boucle fonctionnelle entre le recrutement des septines et la polyglutamylation des MTs a été démontrée : la polyglutamylation de la tubuline stimule le recrutement des septines sur les MTs et les septines jouent un rôle de protéine d’échafaudage pour les enzymes responsables de la polyglutamylation, favorisant l’élongation des chaines latérales de glutamate. Toutes ces modifications résultent en un recrutement accru sur les MTs de deux +TIPs, la kinésine dépolymérisante MCAK et le facteur de sauvetage CLIP-170, permettant ainsi de maintenir une dynamique microtubulaire malgré la présence du paclitaxel.De plus, l’étude de la contribution relative de chacun de ces acteurs dans ce mécanisme de chimiorésistance a permis de montrer que la stimulation de la polyglutamylation associée à la surexpression d’un ensemble de septines incluant la SEPT9_i1 est indispensable et suffisante pour induire une relocalisation des septines des microfilaments d’actine vers les MTs, une augmentation de la liaison de CLIP-170 et de MCAK aux MTs et une résistance au paclitaxel, non seulement dans les MDA-MB 231 mais aussi dans un certain nombre de lignées cellulaires sensibles (RPE-1, HeLa et CHO). L’analyse de ce phénomène a par ailleurs permis de montrer qu’à l’état basal, dans des cellules chimiosensibles, les MTs jouent un rôle essentiel dans l’organisation subcellulaire des filaments de septines sur l’actine, qu’un transport dépendant de la kinésine-1 était impliquéAcquired resistance to the microtubule (MT)-stabilizing agent paclitaxel (Taxol®) is a major obstacle for successful chemotherapy and limits its use as an anticancer drug. We evidenced a new mechanism of Taxol® resistance acquired by MDA-MB 231 breast cancer cells which is based on the restoration of MTs dynamics and involves i) two tubulin post-translational modifications (PTMs); detyrosination/retyrosination and polyglutamylation, and ii) overexpression and relocalization from the actin microfilaments to the MT network of several septins, a family of filamentous GTPases implicated in cytokinesis and membrane compartmentalization. More precisely, a functional loop between septin recruitment to MTs and tubulin polyglutamylation has been uncovered: tubulin polyglutamylation stimulates septin association with MTs, and septins act as scaffold proteins for tubulin polyglutamylation enzymes, thus promoting the elongation of lateral polyglutamate chains. Altogether, these modifications enhance the recruitment to MTs of two +TIPs, the MT-depolymerizing kinesin MCAK and the rescue factor CLIP-170, which would in turn compensate for paclitaxel-mediated inhibition of MT dynamics.Studying the relative contribution of each of these actors in this new chemoresistance mechanism further showed that stimulation of tubulin polyglutamylation together with the overexpression of a panel of septins that comprised the SEPT9_i1 isoform were necessary and sufficient to relocate septin filaments from actin microfilaments to MTs, to increase the binding of CLIP-170 and MCAK to MTs and to induce Taxol®-resistance, not only in MDA-MB 231but also in several other Taxol®-sensitive cell lines (RPE-1, HeLa and CHO). The analysis of this phenomenon also showed that, in Taxol®-sensitive cells, MTs play an essential role in the assembly and subcellular localization of septin filaments to actin microfilaments, and that a kinesin1-dependent transport is involved
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Zelinski, Björn [Verfasser], Jan [Akademischer Betreuer] Kierfeld, and Kai Phillip [Gutachter] Schmidt. "Polymerization kinetics of single microtubules and microtubule bundles under force and confinement / Björn Zelinski. Betreuer: Jan Kierfeld. Gutachter: Kai Phillip Schmidt." Dortmund : Universitätsbibliothek Dortmund, 2014. http://d-nb.info/1101595396/34.
Full text
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Robbins, Miller Kelly. "Investigation of Interactions between Rev and Microtubules: Purification of Wild-type and Mutant Rev Protein and Optimization of Microtubule Depolymerization Assays." Wright State University / OhioLINK, 2007. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=wright1188405424.
Full text
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Kawamura, Eiko. "Mechanisms of microtubule dynamics regulation by the MICROTUBULE ORGANIZATION 1 protein." Thesis, University of British Columbia, 2007. http://hdl.handle.net/2429/31198.
Full textAbstract:
The Arabidopsis thaliana MOR1 (MICROTUBULE ORGANIZATION1) protein belongs to the MAP215/Dis1 family of microtubule-associated proteins. The temperature-sensitive mor1 mutants have N-terminal amino acid substitutions, which lead to cortical microtubule disorganization (Whittington et al., 2001). Here I demonstrate by use of live cell imaging and immunolabelling that MOR1 is important for function and organization of all microtubule arrays during cell division and keeps microtubules highly dynamic. Although disruption of mitotic and cytokinetic microtubule arrays is not detected in all dividing mor1-1 cells, quantitative analysis identified distinct defects in preprophase bands, spindles and phragmoplasts. In nearly half of dividing mor1-1 cells, preprophase bands are not detected, and those that do form are often disrupted. mor1-1 spindles and phragmoplasts are short and abnormally organized and persist for longer times than in wild-type, leading to aberrant chromosome arrangements, misaligned cell plates and multinucleate cells. Immunofluorescence indicates that the mutant mor1-1[sup L174F] protein remains associated along the full length of all microtubule arrays, in spite of their disorganization. This suggests the N-terminal region altered by the mor1-1 mutation does not regulate the binding of MOR1 to microtubules, but that it instead plays a role in microtubule dynamics. Microtubule dynamics were therefore measured in living leaf cells expressing three microtubule reporter proteins, GFP-TUA, CMV35S ::GFP-EB1 and Pro [sub EB1] ::EB1-GFP. Dynamics analysis indicates that MOR1 promotes constant and rapid growth and shrinkage and prevents pausing of microtubules. Integrating this new information with previous observations showing that MOR1 and its tobacco homologue MAP200 can bind tubulin oligomers (Twell et al., 2002; Hamada et al., 2004), and that XMAP215 speeds up microtubule growth and shrinkage in 40-60nm increments (Kerssemakers et al., 2006), I postulate that MOR1 might promote microtubule growth and shrinkage by adding and removing tubulin oligomers. Consistent with this idea, the N-terminal region of MOR1 consists of 5 TOG domains, which each span the approximate length of one tubulin dimer within a protofilament chain. I define experiments and present preliminary data to test the hypothesis that each MOR1 protein can add or remove up to 5 tubulin dimers at a time.Science, Faculty of
Botany, Department of
Graduate
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Nechipurenko, Inna. "FoxO limits microtubule stability and is itself negatively regulated by microtubule disruption." Case Western Reserve University School of Graduate Studies / OhioLINK, 2012. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=case1333500439.
Full text
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Boulan, Benoit. "Etude de l'implication de CRMP4, un partenaire de MAP6, dans la voie de signalisation sémaphorine 3E." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAV001.
Full textAbstract:
Etude de l'implication de CRMP4, un partenaire de MAP6, dans la voie de signalisation sémaphorine 3E.Pendant le développement embryonnaire, les neurones établissent des milliards de connexions. Ces connexions ne sont pas aléatoires, mais précisément orientées, dirigées par des molécules de guidage situées dans l’environnement cellulaire. Le branchement inapproprié de ces neurones a de graves conséquences sur les fonctions sensorielles, motrices et cognitives du système nerveux, aboutissant à des pathologies neurologiques et psychiatriques telle que la schizophrénie. Ainsi la mutation de certaines protéines impliquées dans le guidage de ces connexions, comme MAP6 ou CRMP4, peut entraîner des perturbations conduisant à des prédispositions pour le développement de telles pathologies. En effet l'absence de MAP6 (souris KO MAP6) conduit à l'altération de nombreuse connections neuronales associé a différents troubles comportementaux réminiscent avec des symptômes schizoïdes. Parmi les faisceaux d'axones affectés on remarque la disparition du fornix, un faisceau neuronal connu pour son implication dans la schizophrénie. Cette disparition est en partie causée, en l'absence de MAP6, par l'abolition de la signalisation induite par la molécule de guidage sémaphorine 3E (Sema3E). Dans ce projet de thèse, le lien entre MAP6 et CRMP4 dans cette voie de signalisation Sema3E à pu être établi. De plus, l'impact de l'absence de la protéine CRMP4 sur la formation du fornix a pu être caractérisé par l'étude neuroanatomique des souris KO CRMP4. Nous avons par ailleurs pu mettre en évidence de nouvelles altérations causée par l'absence de MAP6. Dans son ensemble ce travail approfondit les connaissances des défauts des connectivités des souris KO MAP6 et identifie CRMP4 comme un nouvel acteur de la signalisation Sema3E et de la formation du fornixStudy of the involvement of the MAP6 partners, CRMP4, in the semaphorin 3E signaling pathway.During embryonic development, neurons establish billion of connections between them. Those connections are not random. On the contrary, they are precisely targeted thanks to the driving by cellular environment guidance cues. A wrong branching of those neurons can lead to dramatic impairment of sensory, motor and cognitive function of the central nervous system resulting in neurologic or psychiatric disorders such as Schizophrenia. Thus, mutation of proteins implicated on neurons guidance like MAP6 or CRMP4 can lead to susceptibility for those kind of pathology occurrence. In fact, MAP6 deletion ( MAP6 KO mice) leads to diverse neuronal connectivity alterations associated to schizophrenia-like behavior disorders. Among axonal tracts affected we notice the absence of the fornix known for its implication on Schizophrenia. In MAP6 KO mice, this fornix disruption is partly due to the loss of semaphorin 3E (Sema3E) dependant signaling pathway. This project shows the involvement of CRMP4, a partner of MAP6, in the Sema3E signaling pathway. Furthermore, it characterized the impact of the CRMP4 deletion (CRMP4 KO) on fornix formation. Finally, neuroanatomical studies allowed us to identify unknown alteration of MAP6 KO mice connectivity alteration
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Hervy, Jordan. "Modélisation de l'interaction dynamique protéines Tau - microtubules." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAY062/document.
Full textAbstract:
La maladie d’Alzheimer, de nombreux syndromes parkinsoniens, certaines démences fronto-temporales telle que la maladie de Pick sont des exemples de maladies neurodégénératives appelées « tauopathies » qui sont caractérisées par la présence d’agrégats intracellulaires de protéines Tau dans le cerveau des sujets atteints. La formation de tels agrégats résulterait de l’altération des propriétés et fonctions normales des protéines Tau à réguler et structurer les réseaux de microtubules au sein des axones ; ce qui se traduit par une perte progressive de la masse des microtubules dans les axones, la désorganisation du transport axonal et au final la mort cellulaire. La compréhension des tauopathies passe donc par celle :- de la dynamique des microtubules qui est régie par les mécanismes de l’instabilité dynamique au cours desquels les microtubules alternent en permanence entre une phase de croissance (polymérisation des GTP-tubulines) et de rétrécissement (dissociation des GDP-tubulines);- et des interactions entre protéines Tau – microtubule qui jouent un rôle important dans la polymérisation, la stabilisation des microtubules et l’organisation spatiale du réseau de microtubules dans l’axone.L'objectif de ce travail de thèse est de construire et de consolider les bases qui permettront d'aller vers une modélisation fine de l'interaction des microtubules dynamiques avec une population de protéines Tau. Pour y parvenir, deux problèmes ont été abordés : (i) la dynamique intrinsèque des microtubules, c'est-à-dire en l'absence de protéines Tau et (ii) l'interaction Tau-Microtubule pour des microtubules stabilisés, c'est-à-dire non-dynamiques.Afin d’aborder ces problèmes, le travail de cette thèse a été mené selon deux approches :-Théorique : développements de modèles mathématiques décrivant les différents processus-Simulations numériques : développement de programmes Monte-Carlo (sous Matlab)Les résultats principaux ont été organisés et structurés en deux grandes parties :Développement d’un modèle mésoscopique décrivant l’instabilité dynamique des microtubules à l’échelle de la tubuline (unité fondamentale du microtubule). Ce modèle décrit une instabilité dynamique des microtubules non-Markoviènne dont les caractéristiques sont comparables aux observations expérimentales.2) Développement d’un modèle décrivant la dynamique de décoration d’un microtubule stabilisé (absence d’instabilité dynamique) par une population de protéines Tau. Les caractéristiques de ce modèle sont basées, pour la construction, et comparables aux expériences de cosedimentation et de microscopie électroniqueAlzheimer’s disease, some frontotemporal dementias such as the Pick’s disease are examples of neurodegenerative diseases called "Tauopathies" which are characterized by the presence of intracellular aggregates of Tau-proteins in the brain of patients. The formation of such aggregates would result from the loss of the normal functions of the Tau-proteins to properly organize the microtubule network within the axon ; which leads to a progressive loss of microtubule’s mass within the axons, the disorganization of the axonal transport and at the end, the cell death. To understand the Tauopathies, we have to understand :- the dynamic of microtubules which is controlled by the mechanisms of the dynamic instability in which microtubules switch between a phase of growth (polymerization of GTP) and a phase of shrinkage (dissociation of GDP)- the interaction between Tau-proteins and microtubules which play an important role in the polymerization, stabilization and spatial organization of microtubules within the axonal network.The objective of this work is to build and consolidate the blocks in order to go to precise modeling of the interaction of microtubules with a dynamic population of Tau-proteins. To this purpose, two problems were considered : (i) the intrinsic dynamic of microtubules (i.e., in absence of Tau-proteins) and (ii) the interaction between Tau-proteins and a stabilized-microtubules (i.e., in absence of dynamic instability)In order to this, the work has been done according to two approaches :- Theoretical : development of mathematical models describing the different process.- Simulation : development of Monte-Carlo programs (under Matlab)The main results have been organized in two main parts :1) Development of a mesoscopic model describing the dynamic instability of microtubules at the scale of the tubulin. This model describes the non-Markovian dynamic of microtubules and the characteristics are compatible with the experimental observations.2) Development of a model describing the dynamical decoration of a microtubule by a population of Tau-proteins. The characteristics of the model are based, for the construction, and compatible with the experimental observations
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Gal, Naama. "Microrheology of microtubule networks." Thesis, McGill University, 2006. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=99179.
Full textAbstract:
Microtubules are the largest, of the three known protein biopolymers comprising the cytoskeleton, the other two being intermediate filaments and filamentous actin. While the mechanical properties of actin networks have been studied extensively, less is known about the mechanical properties of microtubule networks. Microtubules are involved in many of the cell functions, such as cell division and cargo transport within the cell. We use passive microrheology to study the mechanical properties of model microtubule networks in vitro, in the presence of microtubule associated proteins. Micron-sized polystyrene beads are embedded in the network, and their thermal motion is recorded by video microscopy. Our results show that the motion of small beads varies from highly confined to free, likely indicating the heterogeneous structure of the network. In contrast, the motion of larger beads is entirely confined, setting an upper limit on these heterogeneities. The viscoelastic moduli of the model microtubule networks are then obtained from the autocorrelation position function of the beads by using a generalized Langevin equation. We find that the microtubule network examined behaves like a soft viscoelastic solid at low frequencies, and a viscoelastic liquid at higher frequencies. Limitations of the method are discussed, in particular a possible underestimation of the magnitude of the viscoelasticity, and improvements to the technique are suggested.
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Manser, E. J. "Aspects of microtubule assembly." Thesis, Open University, 1985. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.484401.
Full text
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Thomas, Alexandre. "Rôle des microtubules lors de la division asymétrique des neuroblastes chez Drosophila melanogaster." Thesis, Rennes 1, 2020. http://www.theses.fr/2020REN1B012.
Full textAbstract:
Le neuroblaste de D. melanogaster est une cellule souche neurale qui se divise de façon asymétrique pour former un nouveau neuroblaste, et une GMC engagée dans une voie de différenciation. Cette division est asymétrique par la ségrégation différentielle de déterminants d’identité cellulaire, hérités par les deux cellules filles, mais également asymétrique par la taille, où le neuroblaste est plus grand que la GMC. Initialement deux voies ont été identifiées, la polarité cellulaire et le fuseau central, pour le contrôle du positionnement asymétrique du sillon de division dans ces cellules. Nous avons révélé que la détermination et le maintien de la position du sillon de division requièrent un troisième mécanisme reposant sur les microtubules périphériques. Cette sous-population de microtubules est observée pendant la cytokinèse au contact du sillon de division. De plus, nous avons démontré que la position du fuseau central est spatialement séparée de la position du sillon de division, en étant légèrement décalée vers le pôle apical, suggérant qu’il n’est pas requis à sa détermination. Par ailleurs, nous avons mis en évidence que la diminution des microtubules périphériques est associée à une relocalisation du sillon de division à la position du fuseau central, et à pour conséquence finale de mener à une division moins asymétrique. En conclusion cette étude révèle qu’un troisième mécanisme, dépendant des microtubules périphériques, est essentiel à la fidélité de l’asymétrie de division des neuroblastes chez Drosophila melanogasterD. melanogaster neuroblast is a neural stem cell which divides asymmetrically to generate a self-renewing neuroblast, and a GMC committed in a differentiation pathway. This division is asymmetric by the differential segregation of cell fate determinants, inherited by the two daughter cells, but also asymmetric by the size, where the neuroblast is larger than the GMC. Originally two pathways have been identified, cell polarity and central spindle, for the control of asymmetric cleavage furrow positioning in these cells. We revealed that the determination and maintenance of cleavage furrow position require a third mechanism involving the peripheral microtubules. This microtubule sub-population is observed during cytokinesis in contact with the cleavage furrow. Moreover, we showed that the position of the central spindle is spatially separated from the cleavage furrow position, being slightly shifted toward the apical pole, suggesting that it is not required for its determination. Furthermore, we highlighted that the diminution of peripheral microtubules is associated with a relocalisation of the cleavage furrow toward the central spindle position, leading to a less asymmetric division. To conclude this study reveals that a third mechanism, depending on peripheral microtubules, is essential for the fidelity of the neuroblast asymmetric division in Drosophila melanogaster
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Arslan, Mélis. "Micromechanical modeling of microtubules." Paris, ENMP, 2010. http://www.theses.fr/2010ENMP1684.
Full textAbstract:
Les microtubules sont des composants structuraux de cellules et gouvernent des fonctions cellulaires essentielles telles que les mitoses et le transport des vésicules. Ils sont composés de deux sous-unités non identiques (tubulines α et β), formant un dimère, et sont arrangés de sorte à former une structure tubulaire de 20nm de diamètre. Généralement, ils sont constitués de 13 ou 14 protofilaments arrangés en spirale. Les liaisons longitudinales entre dimères sont plus rigides et fortes que les liaisons latérales. Aussi, les microtubules sont des structures fortement anisotropes. Dans ces travaux de thèse, nous avons pour but de définir l'ensemble des coefficients élastique qui permet de reproduire leur comportement atomistique ainsi que de rendre compte de leur réponse mécanique selon des chemins de chargement variés. En négligeant la discontinuité hélicoïdale souvent observée, un microtubule est représenté par une structure triangulaire de dimères à partir desquels un volume élémentaire représentatif est défini. Un potentiel harmonique est utilisé pour décrire les interactions entre dimères voisins. A partir de l'estimation des constantes élastiques et de l'utilisation de la méthode proposée par Arslan et Boyce (2006) -alors pour analyser le comportement mécanique d'un réseau triangulaire de spectrines composant les membranes des globules rouges-, un modèle continu de comportement mécanique est présenté pour reproduire le comportement des parois des microtubules. Un modèle numérique éléments finis est ensuite créé pour modéliser le comportement d'un microtubule dans sa globalité. Des éléments coques sont utilisés pour reproduire les fines parois des microtubules. Les propriétés du modèle éléments finis sont ajustées à partir des résultats du modèle présenté ainsi qu'aux données expérimentales provenant de la littérature. La rigidité de flexion calculée au cours de simulation des tests de flexion 3 points est en accord avec les valeurs de la littérature. Ces tests révèlent les mécanismes de déformation en fonction de la longueur utile du tube utilisé: Flexion et cisaillement locaux de la paroi gouvernent la déformation pour de "petits" tubes. Pour des longueurs "moyennes" le cisaillement et la flexion du tube prédominent. Enfin, dans le cas de tubes "longs", la déformation est uniquement associée aux effets de flexion. Ces résultats témoignent de l'influence de l'anisotropie du tube sur la réponse observée selon différents mode de sollicitation. Ils permettent également d'expliquer l'évolution de la rigidité de flexion avec la longueur utile du tube, comme reportée dans la littérature. Enfin, des micrographes montrent la propension des extrémités des microtubules à diverger radialement -"à boucler"-. Une telle géométrie est causée par des instabilités propres aux microtubules et implique un état précontraint. Un «modèle d'interactions» est alors proposé de manière à considérer un état précontraint et ainsi reproduire la cinétique des instabilités des microtubules au cours de la polymérisation/dépolymérisationMicrotubules serve as one of the structural components of the cell and take place in some of the important cellular functions such as mitosis and vesicular transport. Microtubules comprise of tubulin subunits tubulin dimers arranged in a cylindrical beta and formed by alpha hollow tube structure with a diameter of 20nm. They are typically comprised of 13 or 14 protofilaments arranged in spiral configurations. The longitudinal bonds between the tubulin dimers are much stiffer and stronger than the lateral bonds. This implies the anisotropic structure and properties of the microtubule. In this work, the aim is to define a complete set of elastic properties that capture the atomistic behavior and track the deformation of the microtubules under different loading conditions. A seamless microtubule wall is represented as a two dimensional triangulated lattice of dimers from which a representative volume element can be defined. A harmonic potential is adapted for the dimer–dimer interactions. Estimating the lattice elastic constants and following the methodology from the analysis of the mechanical behavior of triangulated spectrin network of the red blood cell membrane (Arslan and Boyce, 2006); a general continuum level constitutive model of the mechanical behavior of the microtubule lattice wall is developed. The model together with the experimental data given in the literature provides an insight to defining the parameters required for the discrete numerical model created in finite element analysis medium. The three point bending simulations for a microtubule modeled using shell elements, give tube bending stiffness values that are in accordance with the experimental bending stiffness values. The micrographs also show that shrinking ends of microtubules (due to microtubule instabilities) curl out. This implies the existence of prestress. A “connector model” is proposed to include the effect of the prestress and to capture the dynamic instabilities of microtubules
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Reis, Rita Margarida Duarte Pires dos. "The involvement of the protein Mast in microtubule dynamics and kinetochore-microtubule interactions." Doctoral thesis, Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar, 2009. http://hdl.handle.net/10216/24551.
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Reis, Rita Margarida Duarte Pires dos. "The involvement of the protein Mast in microtubule dynamics and kinetochore-microtubule interactions." Tese, Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar, 2009. http://hdl.handle.net/10216/24551.
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Rocha, de Souza Cecilia. "Role of glycylating enzyme TTLL3 in colon cancer." Thesis, Montpellier 1, 2013. http://www.theses.fr/2013MON1T019.
Full textAbstract:
Les modifications post-traductionnelles des microtubules sont accumulées sur la queue carboxy-terminale des tubulines α et β, situées à l'extérieur des microtubules. Ces modifications peuvent réguler sélectivement les interactions avec les moteurs moléculaires et les protéines associées aux microtubules (MAPs). Ces interactions sont essentiels pour les fonctions cellulaires et demandent une régulation stricte. La glycylation est une modification que génère des chaînes latérales glycine sur les protéines. Jusqu'à présent, la glycylation a été à peine étudiée, et la plupart des travaux se sont concentrés sur son rôle potentiel dans les cils et les flagelles. Peu est connu sur le rôle de la glycylation des microtubules dans les cils primaires. Les cils primaires sont des organelles sensorielles, impliquées dans la transduction des signaux et dans la progression du cycle cellulaire. Récemment, une étude approfondie de 13 023 gènes dans le cancer colorectal a révélé que les tumeurs individuelles accumulent une moyenne d'environ 90 gènes mutés. Un de ces gènes potentiels de cancer est la glycylase TTLL3. Notre équipe a testé les deux mutations décrites pour TTLL3 et a pu constaté que chacun d'entre eux conduit à une perte complète de l'activité de cette glycylase in vivo et in vitro. Mon travail vise donc à élucider le rôle de glycylation de protéines dans la signalisation cellulaire et ses conséquences pour la formation du cancer du côlon. J'ai analysé des échantillons provenant de patients par RT-PCR quantitative et j'ai trouvé une diminution des niveaux d'expression de TTLL3 dans les cancers. Les souris TTLL3-knockout ont été soumises à un modèle murin de carcinome du côlon, induit chimiquement à la base de l'azoxyméthane (AOM) et du sulfate de dextran de sodium (DSS). Mes données montrent une formation tumorale élevée dans le groupe TTLL3-KO, ce qui suggère que la perte de la glycylation est liée au développement du cancer du côlon. La glycylation se trouve dans les cils primaires, et les défauts ciliaires ont été décrits dans différents types de tumeurs solides. La présence de cils primaires et l'importance de la glycylation dans le côlon n'étaient pas encore connues au début de mes travaux. Collectivement, mes résultats indiquent que la glycylation est nécessaire, mais pas indispensable pour les cils primaires. Remarquablement, j'ai pu démontrer la présence de cils primaires sur les cellules épithéliales du côlon pour la première fois, et j'ai mis en évidence un défet de ces cils dans les souris TTLL3-KO in vitro et in vivo. Par ailleurs, j'ai démontré que le dysfonctionnement des cils coliques dans les souris KO TTLL3 est associé à une augmentation de l'activité proliférative des cellules épithéliales. Par conséquent, la glycylation pourrait être importante pour la genèse et le fonctionnement des cils primaires. Dans le côlon, l'absence de la glycylase TTLL3 peut entraîner un manque de la glycylation qui favorise la formation de tumeursTubulin posttranslational modifications are involved in the regulation of many microtubule functions. Glycylation has been related to the stability and maintenance of motile cilia in different organisms including mammals. We had previously shown that some colon-cancer related mutations in the glycylating enzyme TTLL3 lead to a complete loss of enzymatic activity, which brought up a surprising link between this rather cilia-specific tubulin modification and cancer. To evaluate potential role of glycylation in colon carcinoma formation we first confirmed the link between TTLL3 and colon cancer in a greater cohort of patients. We next studied TTLL3-knockout mice, which strikingly did not show any obvious phenotypic alterations or spontaneous cancer development. However, when submitted to a murine model of chemically induced colon carcinoma, TTLL3-knockout mice show a higher level of tumor formation, pointing towards an acceleration of colon cancer development. Because glycylation of microtubules has been specifically detected on ciliary tubulin, we next analysed the presence of primary cilia in colon epithelium. While in most organs and tissues a second glycylating enzyme, TTLL8, is expressed, TTLL3 is the unique enzyme in colon. We found a significantly reduced number of primary cilia in TTLL3-KO colon epithelium, suggesting that similar to motile cilia, primary cilia are maintained by glycylation of the axonemal tubulin. Moreover, we measured a strongly increased mitotic index in colon epithelial cells isolated from TTLL3-KO mice, indicating that his loss of cilia is accompanied by decreased level of cell cycle control. Thus we have demonstrated for the first time a tight link between the posttranslational glycylation of the microtubule cytoskeleton, the control of cell cycle and the acceleration of cancer development
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Osseni, Alexis. "Un lien entre les triades et les microtubules dans la cellule musculaire : Rôle de la triadine et de CLIMP-63." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAV066/document.
Full textAbstract:
La contraction musculaire est provoquée par un relâchement massif de calcium à partir du reticulum sarcoplasmique (RS) des cellules musculaires. Ce relâchement de calcium réalisé par le récepteur de la ryanodine (RyR1), s'effectue dans des structures membranaires spécialisées et très organisées : les triades. Cette architecture spécifique est essentielle à l'activité correcte de RyR1. Cependant, les mécanismes moléculaires mis en jeu dans la formation et le maintien des triades ne sont pas connus. La triadine, qui est une protéine localisée dans la membrane du RS et qui est associée à RyR1, pourrait jouer un rôle dans la structure du reticulum sarcoplasmique pour permettre un relâchement de calcium efficace. L'équipe a montré que l'ablation du gène de la triadine chez la souris induisait une altération des relâchements de calcium et une modification de la forme des triades.Nous avons montré que la triadine pouvait indirectement interagir avec les microtubules et qu'elle pourrait ancrer le RS aux microtubules (Fourest-Lieuvin, J Cell Science, 2012). Par analyse en spectrométrie de masse des protéines co-immunoprécipitées avec la triadine, nous avons identifiéun nouveau partenaire de la triadine, CLIMP-63 qui pourrait être impliqué dans cette fonction. CLIMP-63 est décrite comme une protéine capable d'ancrer le reticulum aux microtubules et de maintenir la forme du reticulum endoplasmique. Nous avons ensuite confirmé son interaction avec la triadine par différentes approches dans différents modèles cellulaires. L'étude et la caractérisation de CLIMP-63 dans le muscle sont tout à fait innovantes et nous avons étudié les conséquences de l'association triadine/CLIMP-63 pour la fonction du muscle et dans la formation ou la maintenance des triadesMuscle contraction is achieved when an efficient excitation signal at the plasma membrane triggers intracellular calcium release. This process called “excitation-contraction (E-C) coupling” relies on a macromolecular protein complex, spanning the plasma membrane and the sarcoplasmic reticulum (SR), containing the calcium channel of the SR, the ryanodine receptor (RyR1). This calcium release complex is present exclusively in highly organized membrane structures called triads. A triad is composed of two SR terminal cisternae surrounding a plasma membrane transverse-tubule.This architecture is essential to sustain the activity of the calcium channel RyR1, which is located in the membrane of SR terminal cisternae. However, little is known about the molecular mechanisms allowing the formation and maintenance of SR terminal cisternae. Triadin is a member of this complex, present in the SR membrane and interacting with RyR1. Deletion of the triadin gene leads to partial disorganisation of SR membranes in skeletal muscles, with abnormal orientation of part of the triads. Triadin could play a role in the structure of sarcoplasmic reticulum to allow efficient E-C coupling. We have shown that triadin could indirectly interact with the microtubules, and therefore anchor the sarcoplasmic reticulum to the microtubule network (Fourest-Lieuvin, J Cell Science, 2012). Using mass spectrometry analysis of proteins co-immunoprecipitated with triadin, we have identified a new partner of triadin, CLIMP-63 which could be involved in this function. CLIMP-63 is a shaping protein able to mediate the anchoring of the reticulum to microtubules and to maintain the shape of endoplasmic reticulum. We have dissected the interacting domains between CLIMP-63 and triadin, and study the consequences of this association for muscle function, and triad formation or maintenance
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Kulacz, Wojciech. "Regulation of Inverted Formin-1 (INF1) by Microtubule-Affinity Regulating Kinase 2 (MARK2)." Thèse, Université d'Ottawa / University of Ottawa, 2012. http://hdl.handle.net/10393/22801.
Full textAbstract:
The actin and microtubule cytoskeleton plays a critical role in the establishment of cell polarity. Cell processes like mitosis and migration rely on the reorganization of the cytoskeleton to properly function. One driver of cell polarity is the formin, Inverted Formin-1 (INF1). INF1 is able to induce F-actin formation, activate the Serum Response Factor (SRF) pathway, stabilize microtubules, associate with microtubules, and disperse the Golgi body. Regulation of INF1 is unique, since it does not possess conserved formin regulatory domains. However, INF1 does possess many potential phosphorylation sites. In this study, we demonstrate that INF1’s ability to induce F-actin stress fibers and activate SRF is inhibited by Microtubule-Affinity Regulating Kinase 2 (MARK2). Inhibition of INF1’s actin polymerization activity by MARK2 likely occurs near INF1’s C-terminus. However, MARK2 was unable to inhibit INF1’s ability to stabilize microtubules, associate with microtubules, and disperse the Golgi. Furthermore, we show that INF1 overexpression is associated with primary cilium absence and in some cases, the presence of long cilia, suggesting that INF1 plays a role in primary cilium formation.
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Messin, Liam J. "Spatial control of microtubule shrinkage." Thesis, University of Warwick, 2017. http://wrap.warwick.ac.uk/94871/.
Full textAbstract:
Microtubules are long linear polymers that switch randomly between periods of growth and shrinkage, in a process known as dynamic instability. In vivo, dynamic instability is regulated by microtubule associated proteins (MAPs). One class of MAPS, the kinesins, move actively along microtubules, and some regulate microtubule dynamics. Kinesin-8, a kinesin, regulates microtubule dynamics in a wide range of eukaryotic cells. Schizosaccharomyces pombe (S. pombe) provides a well-characterised system in which to study microtubule regulation by MAPs. During interphase, microtubules grow from the centre of the rod-shaped cell until their plus ends reach and pause at the cell end, before undergoing catastrophe and shrinking. Shrinkage occurs predominantly at cell ends, even as the cell grows longer. I have studied the cell biology of kinesin-8-dependent interphase microtubule dynamics in S. pombe. I have identified an interphase-specific binding partner of S. pombe kinesin-8 (Klp5/Klp6); Mcp1. Mcp1 was required for Klp5/Klp6 accumulation at interphase microtubule plus ends and for Klp5/Klp6 induced interphase microtubule shrinkage. Tea2 (a kinesin) and Tip1 (CLIP170 orthologue) were found to stabilise interphase microtubules. Cells lacking Tea2 or Tip1 displayed interphase microtubules which, after reaching cell ends, underwent shrinkage sooner than wild type cells. Cells lacking Klp5/Klp6 or Mcp1 showed the opposite phenotype, microtubules which dwelt at cell ends longer than control cells before shrinking. Klp5/Klp6 accumulation on interphase microtubule plus ends steadily increased, peaking just before microtubule shrinkage. In contrast, Tea2 accumulated rapidly to newly nucleated interphase microtubule plus ends and was lost before microtubule shrinkage. I propose a model in which Tea2 prevents Klp5/Klp6 induced microtubule shrinkage until the interphase microtubule has grown to the cell end, where Tea2 is lost. At the cell end Klp5/Klp6 now induce shrinkage.
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ZUCCA, FEDERICO. "ASTRAL MICROTUBULE REGULATION IN MITOSIS." Doctoral thesis, Università degli Studi di Milano, 2020. http://hdl.handle.net/2434/790260.
Full textAbstract:
The faithful generation of two daughter cells genetically identical to each other relies on a complex cellular machinery called the mitotic spindle, which binds to each sister chromatid pair in a bipolar fashion and drives their segregation to the two newly generated daughters. The mitotic spindle is mainly composed of microtubules, microtubule-associated proteins and motor proteins. Spindle microtubules are conventionally divided into three different categories: (i) kinetochore microtubules (kMTs), which connect the spindle poles to chromosomes, (ii) interpolar microtubules (iMTs), which form a bundle that connects the two poles together, and (iii) astral microtubules (aMTs), which connect the poles to the cellular cortex. Proper spindle functions require drastic changes in microtubule dynamics. kMTs are unstable while searching for chromosomes, stabilized upon reaching a correct bipolar attachment and destabilized again soon after sister chromatids separation. iMTs remain unstable up to anaphase, when they become stable to drive spindle elongation. Finally, aMTs are stabilized and destabilized upon binding to different zones of the cellular cortex, to correctly direct the spindle. If differences in microtubules dynamics have been reported, the molecular mechanisms underneath them remain elusive. To gather insights into the machinery controlling spindle microtubules, we took advantage of cdc14 cdc5 double mutant cells. These cells already proved to be precious as they revealed an essential requirement for spindle microtubule regulation – that is the activity of the phosphatase Cdc14 and the polo-like kinase Cdc5 for iMT stabilization in anaphase. We now show that central to the regulation of each type of spindle microtubule is the activity of the Anaphase Promoting Complex or Cyclosome in combination with its activator subunit Cdc20 (APC/C-Cdc20), that via removal of a yet to be identified substrate triggers aMT stabilization. We propose that the signalling cascade initiated by the APC/C-Cdc20 – namely the metaphase to anaphase transition – sets the order of events that finely control the chromosome segregation process through the regulation of specific types of spindle microtubule.
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Gaidar, Sergii, and Stefan Diez. "Dancing along microtubules." Universitätsbibliothek Leipzig, 2015. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-182537.
Full text
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Lanza, Daniel Carlos Ferreira. "A proteina FEZ1 : pouca organização estrutural, atividades associadas a elementos do citoesqueleto e formação do fenotipo "flower like"." [s.n.], 2009. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/314353.
Full textAbstract:
Orientador: Jorg KobargTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia
Made available in DSpace on 2018-08-14T01:48:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lanza_DanielCarlosFerreira_D.pdf: 39179290 bytes, checksum: cbd84a5b7ba74e985bc1fc48595debd6 (MD5) Previous issue date: 2009
Resumo: A proteína FEZ1 foi caracterizada inicialmente como um ortólogo da proteína UNC76 de C. elegans, responsável pelo desenvolvimento e fasciculação neuronal nesse verme. Estudos subsequentes demonstraram sua atuação em processos de desenvolvimento neuronal, polarização celular, mecanismos de transporte associado à kinesinas e transporte de vesículas e mitocôndrias. Outros trabalhos demonstraram que a superexpressão de FEZ1 interfere no ciclo de vida de alguns tipos de vírus como HIV e JCV. FEZ1 é capaz de interagir com mais de 51 proteínas diferentes, e participa em muitos processos celulares. Observamos que FEZ1 apresenta ausência de estrutura molecular rígida, sendo pertencente à classe das natively unfolded proteins, e é capaz de formar dímeros em solução. Essa observação condiz com sua extrema capacidade de interagir com muitas proteínas diferentes. A capacidade de FEZ1 interagir com outras proteínas é influenciada pela fosforilação da sua região C-terminal por diferentes isoformas de PKC. FEZ1 interage e colocaliza com NEK1 e com CLASP2 em células de mamífero, em uma região candidata ao centrossomo. Essas interações são dependentes da região coiled-coil presente na parte C-terminal de FEZ1, e ocorrem em regiões coiled-coil de CLASP2 e NEK1. A interação com CLASP2 é rompida quando FEZ1 é fosforilada por PKC. A superexpressão de FEZ1 causa o fenótipo flower like observado em células de alguns tipos de leucemia. Nós observamos que FEZ1 interage e colocaliza com a e ?-tubulinas e que a formação desse fenótipo em células HEK293 ocorre devido a uma alteração na organização dos microtúbulos causada pelo excesso de FEZ1. A formação do fenótipo flower like é influenciada por ativação das vias de PKC e PI3K. Os dados obtidos durante o nosso trabalho indicam que FEZ1 é uma proteína intrinsecamente desenovelada, que atua em processos celulares associados ao citoesqueleto e centrossomo em conjunto com NEK1 e CLASP2, e que defeitos em sua regulação, possivelmente pelas vias de PKC ou PI3K, causam alteração da organização dos microtúbulos originando núcleos flower like.
Abstract: FEZ1 was identified first as a orthologue of C elegans UNC-76 protein, that plays functions related to neuronal development in this worm. Subsequent studies, shows FEZ1 functions in neuronal development process, cell polarization, transport mechanisms associated to kinesins and vesicular and mitochondrial transports. Other works showed that FEZ1 superexpression interfere in the life cycle of some viral types such as HIV and JCV. FEZ1 is able to interact with more than 51 different proteins and participates in several cellular processes. We observed that FEZ1 has a mobile molecular structure, is a member of the natively unfolded protein class, and can form dimers in solution. This observation is in agreement with its capacity to interact with a large number of different proteins. The capacity of FEZ1 to interact with other proteins is influenced by different PKC isoforms phosphorylation in its C-terminal region. FEZ1 interacts and co-localizes with NEK1 and CLASP2 in a centrossomal candidate region of mammalian cells. These interactions are dependent of a coiled coil inside the C-terminal region of FEZ1, and occur in dependence of coiled coil regions of NEK1 and CLASP2. The interaction between FEZ1 and CLASP2 is abolished after FEZ1 phosphorylation by PKC. The FEZ1 overexpression causes the flower like phenotype observed in cells of some leukemias. We observed that FEZ1 interacts and co-localizes with _ and _-tubulins and that the phenotype formation in HEK293 cells is mediated by an atypical organization of microtubule spindles, caused by overexpression of FEZ1. The flower like phenotype formation is influenced by activation of PKC and PI3K pathways. The data generated by our work indicate that FEZ1 is an intrinsically unfolded protein, that works in cellular processes associated to the cytoskeleton in conjunct with NEK1 and CLASP2, and that defects in its regulation, maybe via the PKC or PI3K pathways, causes alterations in microtubule organization and formation of the "flower like" nuclei.
Doutorado
Bioquimica
Doutor em Biologia Funcional e Molecular
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Farache, Dorian. "Etude des fonctions de GCP4, 5 et 6 dans l'assemblage du complexe de nucléation des microtubules." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30231/document.
Full textAbstract:
Les microtubules sont des composants hautement dynamiques du cytosquelette. La tubuline gamma est localisée au centrosome. Elle y forme le complexe de nucléation des microtubules, le gamma-TuRC, en association avec les protéines GCPs 2-6. Les GCPs 2-6 forment une famille de protéines caractérisée par deux domaines conservés appelés GRIP1 et 2. De par sa structure, le gamma-TuRC sert de moule pour la nucléation des microtubules. Le gamma-TuRC est constitué de plusieurs sous-complexes : les gamma-TuSCs qui sont composés d'une GCP2 et d'une GCP3 qui interagissent entre elle par leur domaine amino-terminal, chacune liant une tubuline gamma via leur domaine carboxy-terminal. Les gamma-TuSCs s'assemblent latéralement pour former une structure à un tour d'hélice, les deux extrémités de l'hélice se recouvrant. La structure atomique de GCP4 s'intègre particulièrement bien dans structure du gamma-TuSC de levure, obtenue en microscopie électronique, à la place de GCP2 et 3 suggérant une forte conservation structurale entre les GCPs. GCP4, 5 et 6 pourraient donc être partie intégrante de l'hélice. Durant ma thèse j'ai étudié la position relative des GCP4, 5 et 6 au sein du gamma-TuRC. Pour cela j'ai développé des approches d'échange de domaines et de mutagénèse. J'ai également mis en place des stratégies de FLIM-FRET et d'immunoprécipitation. J'ai ainsi montré que c'est le domaine N-terminal des GCPs qui définit leur identité, les domaines C-terminaux étant échangeables. J'ai également mis en évidence, au sein du gamma-TuRC, des interactions latérales entre GCP4 et GCP5 semblables à celles établies par GCP2 et GCP3 dans les gamma-TuSC. J'ai également pu isoler un complexe contenant GCP4, 5, 6 et la tubuline gamma indépendamment du gamma-TuRC. J'apporte ainsi les premières preuves expérimentales soutenant l'idée que GCP4, 5 et 6 sont partie intégrante de l'hélice du gamma-TuRC et qu'elles y forment un sous complexe qui occupe une position bien définieMicrotubules are highly dynamic components of the cytoskeleton. gammatubulin is found at the centrosome where it forms a microtubule nucleation complex together with GCPs 2-6, the gamma-TuRC. GCPs 2-6 form a conserved family of proteins characterised by two conserved domains called GRIP1 and 2. The gamma-TuRC functions as a structural template for microtubule nucleation. The gamma-TuRC is composed of smaller subcomplexes called gamma-TuSC. Each gamma-TuSC is composed by one GCP2, one GCP3 and two gamma?tubulins. GCP2 and GCP3 interact via their N-terminal domain and bind gamma tubulin through their C-terminal domain. Several gamma-TuSCs can assemble laterally to form a one-turn helix with the two ends overlapping. The atomic structure of GCP4 fits almost perfectly in the place of GCP2 and GCP3 within the gamma-TuSC envelope obtained by electron microscopy suggesting a strong structural conservation among GCPs. Hence, GCP4, 5 and 6 may be part of the helix. During the course of my thesis, I studied the relative position of GCPs 4, 5, 6 within the gamma-TuRC. To this aim, I developed a domain swapping and mutagenesis approaches. I also combined FLIM-FRET and immunoprecipitation strategies. I have been able to show that the N-terminal domains of GCPs define their identity while the C-terminal domains can be swapped. My results also indicate that GCP4 and GCP5 establish gamma-TuSC like interactions within the gamma-TuRC. I also isolated a complex containing GCP4, 5, 6 and gamma tubulin independently of the gamma-TuRC. My thesis provides the first experimental evidence supporting the model where GCP4, 5 and 6 are part of the gamma-TuRC helix where they form a sub-complex localised at a defined position
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Hage-Sleiman, Rouba. "Impact of tululin binding cofactor C (TBCC) on microtubule mass and dynamics, cell cycle, tumor growth and response to chemotherapy in breast cancer." Thesis, Lyon 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LYO10085/document.
Full textAbstract:
La mise en conformation de l’α et β tubulines en hétérodimeres polymérisables nécessite l’intervention de cinq protéines « Tubulin Binding Cofactors » (TBCA a TBCE) dont TBCC qui joue un rôle indispensable. Dans des cellules humaines d’adénocarcinome mammaire, nous avons modifié le niveau d’expression de TBCC et nous avons montre que ceci avait un impact sur le contenu des fractions de tubuline, la dynamique des microtubules ainsi que sur le phénotype et chimiosensibilité des cellules. La distribution en cycle cellulaire et les durées de la mitose et de la phase S ont été altérées. La modification de TBCC avait un faible effet sur la vitesse de prolifération in vitro par contre les cellules présentaient des différences significatives de croissance tumorale in vivo. Les réponses aux agents antimicrotubulaires et à la gemcitabine ont montrées une chimiosensibilité dépendante de la distribution en cycle cellulaire. Tous ces résultats montrent l’importance de la régulation du contenu en tubulines et l’impact de ceci sur le comportement de la cellule en général et vis-à-vis des traitementsThe proper folding pathway of α and β-tubulin into the α/β-tubulin heterodimers involve five Tubulin Binding Cofactors (TBCA to TBCE). TBCC plays a crucial role in the formation of polymerization-competent the α/β-tubulin heterodimers. To evaluate the impact of microtubule mass and dynamics on the phenotype and chemosensitivity of breast cancer cells, we targeted TBCC in human breast adenocarcinoma and developed variants of breast cancer cells with modified content of TBCC. We have shown that the modifications in TBCC expression level influenced tubulin fraction distribution and microtubule dynamics. Cell cycle distribution and the durations of mitosis and S-phase were altered. The proliferation rate in vitro was slightly modified whereas in vivo the TBCC variants presented major differences in tumor growth capacity. Chemosensitivity to antimicrotubule agents (paclitaxel and vinorelbine) as well as to gemcitabine was observed to be dependent on the cell cycle distribution of the TBCC variants. These results underline the essential role of fine tuned regulation of tubulin content in tumor cells and the major impact of dysregulation of tubulin dimer content on tumor cell phenotype, cell cycle progression and response to chemotherapy. A better understanding of how the microtubule cytoskeleton is dysregulated in cancer cells would greatly contribute to a better understanding of tumor cell biology and characterization of resistant phenotypes
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Shukla, Nandini Y. "Investigation of Microtubule dynamics and novel Microtubule-associated proteins in growth and development of the filamentous fungus, Aspergillus nidulans." The Ohio State University, 2017. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu149276142029341.
Full text
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Mogessie, Binyam. "Control of microtubule based processes in dividing and differentiating cells by the microtubule associated protein MAP4." Thesis, University of London, 2011. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.542664.
Full text
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Letort, Gaelle. "Exploration par simulations numériques de l'auto-organisation du cytosquelette sous conditions géométriquement contrôlées." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAS048/document.
Full textAbstract:
Le cytosquelette joue un rôle essentiel dans de nombreux processus cellulaires (division, adhésion, migration, morphogenèse..). Un de ses principaux constituants, les filaments d'actine, des polymères semi flexibles polarisés, forme des réseaux dont les architectures spécifiques permettent au cytosquelette de réaliser ses fonctions physiologiques. Un enjeu majeur en biologie cellulaire est de comprendre comment les cellules peuvent former une telle variété d'organisations à partir de la même entité de base, les monomères d'actine. Nous avons découvert récemment que limiter la nucléation des filaments d'actine à des géométries définies suffit à contrôler la formation de différentes organisations (Reymann et al, 2010). Néanmoins, les paramètres principaux permettant d'expliquer comment ces contraintes géométriques déterminent l'organisation collective des filaments n'ont pas été identifiés. Pour comprendre les lois physiques régissant ce phénomène, j'ai développé des simulations numériques du système expérimental en utilisant le logiciel Cytosim. J'ai pu ainsi montrer que la géométrie, les interactions stériques entre filaments, leurs propriétés mécaniques, et l'efficacité de la nucléation sont les paramètres clés contrôlant la formation de structures. Cette étude propose une base solide pour comprendre l'organisation cellulaire de l'actine en identifiant un système minimal de composants suffisant pour simuler l'émergence de différentes organisations d'actine (réseau branché, faisceaux de filaments parallèles ou antiparallèles). Avec cet outil, nous pouvons à présent prédire, étant donnée une géométrie de nucléation, quelles structures en émergeront.Nous avons alors combiné nos deux méthodes in-vitro et in-silico pour étudier comment le couplage entre l'architecture des réseaux et leur composition biochimique contrôle la réponse contractile. La connectivité entre les filaments en est un facteur crucial. En effet, un réseau peu connecté se déforme seulement localement, et n'instaure pas de comportement global. Une structure fortement connectée est très rigide, les moteurs moléculaires ne peuvent donc pas la déformer efficacement. La contraction d'une structure n'est donc possible que pour des valeurs de connectivité intermédiaires. L'amplitude de cette contraction est alors déterminée par l'organisation des filaments. Ainsi nous avons pu expliquer comment l'architecture mais aussi la connectivité des réseaux gouverne leur contractilité.Finalement, les microtubules sont aussi des acteurs essentiels aux processus cellulaires. Étant longs et rigides, ils servent de senseurs de la forme cellulaire et organisent les organites. Leur distribution spatiale, facteur majeur pour l'organisation cellulaire, est contrôlée dans un grand nombre de types cellulaires par la position du centrosome, un organite qui nuclée la plupart des microtubules. La capacité du centrosome à trouver le centre de la cellule dans de nombreuses conditions physiologiques est particulièrement étonante. Il peut aussi adopter une position décentrée lors de processus cellulaires spécifiques. Des mécanismes pouvant potentiellement expliquer le positionnement du centrosome ont été proposés (Manneville et al., 2006; Zhu et al, 2010), mais ce phénomène reste dans sa plus grande partie inexpliqué. J'ai utilisé les simulations pour explorer différents mécanismes pouvant le contrôler selon différentes conditions. Ces résultats permettent de disposer d'une base théorique pour présumer des mécanismes intervenant dans un système donné. Ils peuvent aussi permettre de valider ou réfuter des hypothèses sur les phénomènes mis en jeu et aider à l'élaboration de nouveaux systèmes expérimentaux.Les simulations que j'ai développées aident ici à étudier des comportements spécifiques, en apportant de nouveaux éclairages sur les comportements collectifs du cytosquelette. Elles pourraient être utilisées comme un outil prédictif ou adaptées pour l'étude d'autres systèmes expérimentauxThe cytoskeleton plays a crucial role in cellular processes, including cell division, adhesion, migration and morphogenesis. One of its main compenent, the actin filaments, a polarised semi-flexible polymer, contributes to these processes by forming specific collective architectures, whose structural organisations are essential to perform their functions. A major challenge in cell biology is to understand how the cell can form such a variety of organisations by using the same basic entity, the actin monomers. Recently we discovered that limiting actin nucleation to specific regions was sufficient to obtain actin networks with different organization (Reymann et al., 2010). However, our understanding of the general parameters involved in geometrically-driven actin assembly was limited. To understand mechanistically how spatially constraining actin nucleation determines the emergent actin organization, I performed detailed simulations of the actin filament system using Cytosim, a simulation tool dedicated to cytoskeleton system. I found that geometry, actin filaments local interactions, bundle rigidity, and nucleation efficiency are the key parameters controlling the emergent actin architecture. This study sets the foundation for our understanding of actin cellular organization by identifying a reduced set of components that were sufficient to realistically reproduce in silico the emergence of the different types of actin organization (branched actin network, parallel or anti parallel actin bundles). We can now predict for any given nucleation geometry which structures will form.Being able to control the formation of specific structures in-vitro and in-silico, we used the combination of both methods to study how the interplay between actin network architecture and its biochemical composition affects its contractile response. We highlighted the importance of the connectivity between filaments in the structures. Indeed, a loosely connected network cannot have a global behavior, but undergoes only local deformations. A highly connected network will be too rigid to be efficiently deformed by molecular motors. Only for an intermediate range of network connectivity the structures will contract, with an amplitude that depends notably on actin filaments organisation. This work explains how architecture and connectivity govern actin network contractility.Finally, the microtubules are also essential actors of cellular processes. Being long and rigid, they serve as sensors of the cellular shape and can organize the position of organelles in the cytoplasm. Their spatial distribution in the cell is thus a crucial cellular feature. this distribution is determined in a vast number of cell types by the position of the centrosome, an organelle that nucleates the majority of microtubules. Quite strinkingly, the centrosome is able to find the center of the cell in a lot of different physiological conditions, but can nonetheless adopt a decentered position in specific cellular processes. How this positioning is controled is not yet fully understood, but a few potential mechanims have been proposed (Manneville et al., 2006; Zhu et al., 2010). I used the simulations to explore different mechanisms taht can explain the position of the centrosome under different conditions. These results offer theorical considerations as a basis to assess which mechanism might prevail in a specific experimental system and may help to design new experimental setups.The simulations that I developed helped to study some specific behavior, by giving new insights into cytoskeleton collective organisations. These simulations can be further used as predictive tool or adapted to other experimental systems
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Gordon, David. "Microtubule dependent events in oligodendrocyte myelination /." St. Lucia, Qld, 2003. http://www.library.uq.edu.au/pdfserve.php?image=thesisabs/absthe17652.pdf.
Full text
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Bellett, Gemma Louise. "Microtubule deployment in polarised epithelial cells." Thesis, University of East Anglia, 2005. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.426441.
Full text
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Schmidt, Jens C. (Jens Christopher). "Molecular mechanisms of kinetochore microtubule attachment." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2012. http://hdl.handle.net/1721.1/77551.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Biology, 2012.Cataloged from PDF version of thesis.
Includes bibliographical references.
To ensure equal chromosome segregation during mitosis, the macromolecular kinetochore must remain attached to depolymerizing microtubules, which drive poleward chromosome movement. Microtubules are highly dynamic structures that undergo dramatic structural changes during depolymerization. The results presented in this thesis define essential functions of the Astrin-SKAP-LC8 and Skal complexes at the kinetochore-microtubule interface. First, we demonstrate that the Astrin-SKAP-LC8 complex localizes preferentially to kinetochores of bioriented sister chromatids. Localization of the Astrin-SKAP-LC8 complex to kinetochores is controlled by a key regulator of kinetochore-microtubule attachments, Aurora B kinase. The Astrin-SKAP-LC8 complex is essential for mitotic progression and directly associates with microtubules. Furthermore, the microtubule polymerization factor CLASP requires the Astrin-SKAP-LC8 complex to localize to kinetochores. Second, we demonstrate that the Skal complex has many of the biochemical and biophysical properties of a molecular machine that can couple microtubule depolymerization to chromosome movement. The Skal complex diffuses on and tracks with depolymerizing microtubules and its microtubule binding activity is necessary to maintain kinetochore-fibers and power chromosome oscillations during metaphase. Importantly, we demonstrate that the Skal complex directly interacts with the peeling protofilaments present at the depolymerizing microtubule end, suggesting a unique mechanism by which the Skal complex remains attached to depolymerizing microtubules. Finally, we demonstrate that the Skal microtubule-binding domain has two conserved basic regions that are required for microtubule binding and are subject to regulation by Aurora B kinase. In total, we define essential properties of the Astrin-SKAP-LC8 and Skal complex required for the formation of kinetochore microtubule attachments.
by Jens C. Schmidt.
Ph.D.
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Rymut, Sharon Marie. "Microtubule Regulation in Cystic Fibrosis Pathophysiology." Case Western Reserve University School of Graduate Studies / OhioLINK, 2015. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=case1432730616.
Full text
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Zhou, Jing Cao. "Microtubule-templated nanowire and nanowire arrays." Diss., Restricted to subscribing institutions, 2007. http://proquest.umi.com/pqdweb?did=1495961141&sid=1&Fmt=2&clientId=1564&RQT=309&VName=PQD.
Full text
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Nolte, Elsie. "Etude du potentiel pro-apoptotique et radiosensibilisateur de quatre candidats-médicaments régulateurs des microtubules, sur des cellules de cancer du sein." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAV002.
Full textAbstract:
Les agents ciblant les microtubules sont des médicaments anticancéreux efficaces. Leur utilisation dans le cadre d’un traitement combiné avec des rayonnements ionisants est également une stratégie prometteuse. Cependant, l’apparition de résistances aux produits chimiques et aux radiations nécessite de rechercher d'autres types de traitements. Nos laboratoires ont récemment décrit deux médicaments qui ciblent directement ou indirectement les microtubules. Premièrement, un analogue du 2-méthoxyestradiol, un poison de fuseau se liant à des microtubules et provoquant la formation de fuseaux mitotiques anormaux. Il s'agit du 2-éthyl-3-O-sulphamoyle-estra-1,3,5 (10) 16-tétraène (ESE-16). Deuxièmement, le 9-benzoyloxy-5,11-diméthyl-2H, 6H-pyrido [4,3-b] carbazol-1-one (LimPyr1), un nouvel inhibiteur des LIM kinases induisant indirectement la stabilisation des microtubules. Il a été démontré récemment que LimPyr1 est actif sur les modèles de cancer du sein résistants au taxol. En tant que médicaments ciblant les microtubules, les deux agents, ESE-16 et LimPyr1, induisent des défauts mitotiques. Nous émettons donc l’hypothèse qu’ils pourraient sensibiliser les cellules aux radiations. Le but de ce projet de thèse était de vérifier cette hypothèse et, plus précisément, de déterminer si de faibles doses de ESE-16 et de LimPyr1 pourraient augmenter l'apoptose et retarder la réparation nucléaire induite par le rayonnement dans les cellules du cancer du sein in vitro.Différentes lignées cellulaires cancéreuses, les cellules MCF-7, MDA-MB-231 et BT-20, ont été exposées à ESE-16 et à LimPyr1 pendant 24 heures avant un rayonnement de 8 Gy. Les effets de ces combinaisons thérapeutiques ont été comparés à ceux obtenus à partir de cellules exposées aux composés seuls ou aux seules radiations. L'activation des voies de survie et des voies apoptotiques intrinsèques a été étudiée. Les résultats ont révélé une augmentation de la signalisation de la survie et de la mort dans les cellules exposées aux traitements individuels. Les traitements combinés ont diminué la survie des cellules alors que la signalisation apoptotique augmentait, entraînant une augmentation de l'apoptose. En outre, les traitements combinés ont augmenté de manière significative la présence de micronoyaux dans les cellules BT-20, indiquant une augmentation des dommages à l'ADN. Les cellules MCF-7 et MDA-MB-231 présentent une formation de micronoyaux similaire lorsqu'elles sont exposées à la combinaison de traitements ou au rayonnement uniquement. La phosphorylation de H2AX (γH2AX) (normalement augmentée lors de dommages à l'ADN) et l'expression de Ku70 (nécessaire pour la réparation de l'ADN) étaient diminuées dans les cellules de cancer du sein prétraitées 2 heures après l'irradiation par rapport aux cellules exposées à l'irradiation uniquement. L'expression de H2AX et Ku70 est cependant significativement accrue 24 heures après irradiation des cellules prétraitées par rapport aux cellules exposées aux traitements individuels. Des expériences portant sur la réponse adaptative ont révélé que LimPyr1 diminuait le développement de la résistance aux radiations en augmentant la perméabilité transmembranaire mitochondriale et en générant des ROS, un mécanisme qui n'est pas observé dans cellules traitées par ESE-16. Nous avons également observé une communication intercellulaire entre les cellules exposées au rayonnement et les cellules non exposées via l'effet induit par le rayonnement.En conclusion, le blocage mitotique partiel induit par ESE-16 et LimPyr1 rend les chromosomes plus exposés aux dommages dus aux radiations, comme l'indique l'augmentation de la présence de micronoyaux. De plus, les deux composés diminuent la signalisation et le trafic des protéines de protection et de dommages à l'ADN. En outre, LimPyr1 empêche le développement de résistances aux radiations dans les cellules exposées aux radiationsMicrotubule targeting agents are effective anti-cancer drugs. Their use as part of a combined treatment modality with ionising radiation is also a promising strategy. However, the emergence of resistance to chemical and radiation requires searching for alternative treatments. Our laboratories have recently described two drugs that directly or indirectly target the microtubules. Firstly, an analogue of 2-methoxyestradiol, a spindle poison binding to microtubules and causing the formation of abnormal mitotic spindles. This is 2-ethyl-3-O-sulphamoyl-estra-1,3,5 (10) 16-tetraene (ESE-16). Secondly, 9-benzoyloxy-5,11-dimethyl-2H, 6H-pyrido [4,3-b] carbazol-1-one (LimPyr1), a novel inhibitor of LIM kinases indirectly inducing microtubule stabilization. It has been recently shown that LimPyr1 is active on taxol-resistant breast cancer models. As microtubule-targeting drugs, both agents, ESE-16 and LimPyr1, induce mitotic defects. We thus hypothesize that they could sensitize cells to radiation. The aim of this PhD project was to test that hypothesis and, more specifically, to investigate whether low-dose ESE-16 and LimPyr1 could increase apoptosis and delay nuclear repair induced by radiation in breast cancer cells in vitro.Various cancer cell lines, MCF-7-, MDA-MB-231- and BT-20 cells, were exposed to ESE-16 and LimPyr1 for 24-hours prior to 8 Gy radiation. The effects of these combination therapies were compared to those obtained from cells exposed to the compounds alone or only to radiation. The activation of the survival and intrinsic apoptotic pathways were investigated. Results revealed an increase in survival and -death signaling in cells exposed to the individual treatments. The combination treatments decreased the cell survival while apoptotic signaling was increased, resulting in increased apoptosis. Furthermore, the combination treatments significantly increased the presence of micronuclei in BT-20 cells, indicating an increase in DNA damage. MCF-7- and MDA-MB-231 cells displayed similar micronuclei formation when exposed to the combination treatments or radiation only. Phosphorylation of H2AX (γH2AX) (normally increased upon DNA damage) and Ku70 expression (required for DNA repair) were decreased in pretreated breast cancer cells 2 hours after irradiation compared to cells exposed to irradiation only. The expression of H2AX and Ku70, however, is significantly increased 24 hours after irradiation of the pretreated cells relative to the cells exposed to the individual treatmentsExperiments investigating the adaptive response revealed that LimPyr1 decreased radiation resistance development by increasing the permeability of the mitochondrial transmembrane (flow cytometry measuring Mitocapture™) and the generation of ROS (flow cytometry employing hydroethidine), a mechanism not observed in ESE-16 pre-treated cells. We also observed an intercellular communication between cells exposed to radiation and non-exposed cells via the radiation induced bystander effect.In conclusion, the anti-mitotic effect of ESE-16 and LimPyr1 renders the chromosomes more exposed to radiation damage, as assessed by the increased occurrence of micronuclei. Moreover, both compounds decrease the signaling and trafficking of DNA damage and repair proteins. Additionally, LimPyr1 prevented the development of radiation resistance in cells exposed to radiation
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Le, Grand Marion. "La protéine Akt, lien entre mitochondries et microtubules dans le mécanisme d'action des agents anti-microtubules ou quand les MTA s'invitent dans de nouvelles stratégies thérapeutiques." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM5017/document.
Full textAbstract:
De nos jours, les agents anti-microtubules (MTA) sont administrés dans de nombreuses pathologiques cancéreuses reflétant ainsi leur grande efficacité anti-tumorale. Cependant, leur utilisation se voit limitée pour deux raisons : (i) l’apparition d’effets indésirables et, (ii) l’émergence de cellules tumorales résistantes. Pour palier ces problèmes, les MTA font l’objet de nombreux travaux de recherche faisant ainsi de ces composés des médicaments toujours dans l’ère du temps. L’objectif principal des travaux présentés dans ce manuscrit repose sur l’étude du mécanisme d’action des MTA afin d’optimiser, par la suite, leur administration. Dans une première partie s’inscrivant dans le domaine de la recherche fondamentale, nous avons caractérisé les mécanismes moléculaires à l’origine de l’efficacité anticancéreuse de ces agents. En effet, nous avons mis en lumière l’existence d’un pont signalétique entre les mitochondries et les microtubules avec un rôle crucial de la voie de signalisation Akt/GSK3β plaçant ainsi, de façon inattendue, la kinase Akt au cœur de l’efficacité des MTA. Ces résultats fournissant un rationnel mécanistique aux stratégies thérapeutiques associant les MTA aux thérapies ciblées anti-Akt, nous avons alors mené une étude oncopharmacologique démontrant que l’association MTA/anti-Akt est fortement synergique in vitro et in vivo.Mieux comprendre le mécanisme d’action des MTA, afin de proposer de nouvelles stratégies thérapeutiques aux cliniciens était l’objectif principal de cette thèse. Les résultats obtenus ici ouvrent ainsi la voie de l’association de ces agents avec les thérapies ciblées anti-Akt nouvelle générationMicrotubule-Targeting Agents (MTA) are a broad group of anticancer drugs that are currently administered in a lot of cancers. Nevertheless, they can cause undesired side effects and can lose their effectiveness as a result of resistance development. The main objective of my PhD work was to characterize the MTA’s mechanism of action in order to optimize their administration in the future. In the first part, we demonstrated the important role of the kinase Akt in MTA effects. In the second part, we evaluated the interest to combine MTA with anti-Akt drugs. We observed that MTA efficacy is highly important with Akt targeting drugs, particularly in lung adenocarcinoma. These promising results will need further explorations in order to develop more convenient cancer therapy strategies
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Barnat, Monia. "Régulation de la dynamique des microtubules lors de la régénération axonale adulte : étude des voies de signalisation contrôlant la phosphorylation et la fonction de MAP1B (Microtubule-Associated Protein 1B)." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066604.
Full textAbstract:
Après une lésion, les neurones du système nerveux périphérique (SNP) sont capables de régénérer leurs axones. Ces axones, en intégrant les signaux environnementaux, subissent des modifications morphologiques et fonctionnelles hautement dépendantes du cytosquelette et notamment des microtubules (MT). MAP1B (MT-Associated protein1B), dont la fonction est régulée par phosphorylation (MAP1B-P), est impliquée dans le guidage et le branchement axonal. Cependant, les voies de signalisation aboutissant à sa phosphorylation restent méconnues. Mes travaux de recherche ont porté sur l’étude des JNK (cJun N-terminal Kinase), famille de protéines comprenant trois isoformes (JNK1, 2 et 3). Après une lésion du SNP, nous montrons que les JNKs sont activées in vivo et in vitro dans les axones en régénération. Nos analyses morpho-fonctionnelles, sur des cultures de neurones sensoriels adultes, révèlent que les JNK sont indispensables à l’initiation et l’élongation axonales. Nous montrons que les isoformes des JNKs interviennent de façon différentielle dans la régénération: alors que JNK2 et JNK3 participent à la formation de l’axone, JNK1 et JNK2 sont indispensables à son élongation, et ce, en régulant la phosphorylation de MAP1B. Mes recherches ont ensuite porté sur l’étude du rôle de la GSK3β (Glycogen synthase kinase 3) dans la phosphorylation de MAP1B et dans la régénération axonale. Nous montrons que la GSK3β, en régulant MAP1B-P et la dynamique des MTs, réprime le branchement des axones régénératifs. L’ensemble de ces résultats montrent que MAP1B est une protéine clé dans l’intégration des signaux extracellulaires et, par conséquent, dans le devenir de l’axone en régénération
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Vaillant, Andrew R. "Microtubule-associated protein 1a, analysis of its microtubule binding domain and its function in differentiating P19 neurons." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1997. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/tape16/PQDD_0014/NQ28379.pdf.
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