The role of microtubule-associated ATP in modulating intracellular transport mechanisms

Abstract

Cytoskelet řídí intracelulární transport organel, což je nezbytný proces pro všechny živé buňky. Mitochondriální transport je zvláště důležitý pro neurony. V neuronech jsou mitochondrie transportovány molekulárními motory přes síť mikrotubulů do distálních axonů. Jak je tato doprava regulovaná, nebylo dosud podrobně popsáno. Důležitými modulátory intracelulárního transportu jsou mikrotubul-asociované proteiny. Na základě skutečnosti, že molekula ATP, která je známá především svou rolí v energetickém metabolismu, interaguje s mřížkou mikrotubulů, a na základě nepublikované studie z naší laboratoře, která ukazuje, že ATP moduluje funkci mikrotubul-asociovaných proteinů, jsme navrhli hypotézu, že ATP asociované s mikrotubuly může být klíčovým regulátorem intracelulárního transportu organel. Abychom ověřili naši hypotézu, rozhodli jsme se studovat regulační roli ATP v interakcích mezi mikrotubuly a dvěma mikrotubul-asociovanými proteiny zapojenými do mitochondriálního transport. Syntaphilin je považován za dokovací protein pro axonální mitochondrie během jejich transportu zprostředkovaného mikrotubuly. Tau je strukturální mikrotubul-asociovaný proteiny a může tvořit obálky na mikrotubulárních mřížích, které modulují funkci jiných mikrotubul-asociovaných proteinů. Ke studiu interakcí mezi našimi...

The cytoskeleton manages intracellular organelle transport, an essential process for all living cells. Mitochondrial transport is particularly important for neurons. In neurons, mitochondria are transported by molecular motors through a microtubule network to distal axons. How this transport is regulated has not yet been described in detail. Important modulators of intracellular transport are microtubule-interacting microtubule-associated proteins (MAPs). Based on the fact that the ATP molecule, which is primarily known for its role in energy metabolism, interacts with the microtubule lattice, and based on an unpublished study from our laboratory showing that ATP modulates MAPs function, we proposed the hypothesis that microtubule-associated ATP may be a key regulator of intracellular organelle transport. To test our hypothesis, we decided to study the regulatory role of ATP in the interactions between microtubules and two MAPs involved in mitochondrial transport. Syntaphilin is predicted to be a docking protein for axonal mitochondria during their microtubule-mediated transport. Tau is a structural MAP and can form tau envelopes on the microtubule lattice- modulating the functions of other MAPs. We used an in vitro reconstitution experimental assay and total internal reflection fluorescence...