Roles of microtubule inner proteins in organization of microtubule doublets

Abstract

Roles of microtubule inner proteins in organization of microtubule doublets Cilia and flagella are microtubule-based organelles that extend from the cell membrane, playing essential roles in cell movement or cellular signaling across various biological systems. Cilia are structured by axonemal doublet microtubules, consisting of complete A-microtubule and incomplete B-microtubule. This unique structural arrangement is associated with a complex network of axonemal microtubule-binding proteins, which can be classified into two main groups: microtubule associated proteins (MAPs) and microtubule inner proteins (MIPs). Microtubule associated MAPH-9 is primarily expressed in ciliated sensory neurons of C. elegans and localizes to the axoneme, exclusively to microtubule doublets when overexpressed. However, its precise function in cilia remains unclear. In our study we employed, total-internal reflection (TIRF) microscopy and in vitro reconstitution to demonstrate that binding of MAPH-9 to microtubules is influenced by tubulin post- translational modifications. Additionally, we demonstrate that MAPH-9 is able to modulate the dynamics of A- and B-microtubules. In the second part of the thesis, we focused on two microtubule inner proteins, PACRG and FAP20 which are important components of the Inner Junction...

Význam vnitřních mikrotubulárních proteinů v uspořádání mikrotubulárních dubletů Cilia jsou buněčné organely sestavený z mikrotubulů, a hraji klíčovou roli v pohybu a buněčné signalizací v různých biologických systémech. Cilium se sestává z axonemálních mikrotubulárních dubletů, které jsou tvořené kompletním A-mikrotubulem a z nekompletním B-mikrotubulem. Toto strukturní uspořádaní je podpořeno řadou axonemálních proteinů, které se vážou se na mikrotubuly. Tyto proteiny lze rozdělit do dvou hlavních skupin: proteiny asociované s mikrotubuly (MAPs) a vnitřní mikrotubulární proteiny (MIPs). MAPH-9 je mikrotubul-asociovaný protein který je exprimován v ciliárních senzorických neuronech C. elegans a který se lokalizuje do axonemů, kde se váže na mikrotubularní dublety. Nicméně funkce MAPH-9 v ciliích není zcela neznámá. V naší studii jsme použili fluorescenční mikroskopii s úplným vnitřním odrazem (TIRFM) v kombinaci s in vitro rekonstrukčními experimenty. Tímto postupem jsme ukázali, že vazba MAPH-9 na mikrotubuly je ovlivněna post-translačními modifikacemi tubulinu. Dále jsme prokázali, že MAPH-9 je schopen modulovat dynamiku A- a B-mikrotubulů. V druhé části této disertační práce jsme, jsme se soustředili na dva vnitřní mikrotubulární proteiny, PACRG and FAP20, které jsou důležité komponenty...