Interaction dynamics of cytoskeletal polymers

Abstract

Jochen Krattenmacher - Abstract of thesis "Interaction dynamics of cytoskeletal polymers" (Czech) Cytoskelet je složitá síť vzájemně propojených proteinových filament, která plní v buňce celou řadu funkcí. Jedním z klíčových typů proteinových filament jsou mikrotubuly. Mikrotubuly v axonech tvoří dlouhé, stabilní struktury podél nichž se pohybují molekulární motory, které umožňují transport buněčného nákladu, jako jsou například organely, napříč buňkou. Experimenty in vitro, tj. experimenty, při nichž jsou zkoumány buněčné složky mimo jejich buněčný kontext, mohou pomoci objasnit potenciální molekulární mechanismy, které jsou základem a příčinou pozorovaných makroskopických jevů. Výsledky první in vitro studie provedené v rámci této práce přispívají k pochopení toho, jak mohou být mikrotubuly stabilizovány a chráněny v určité části buňky, zatímco mikrotubuly v jiné oblasti mohou zůstat dynamické. Předkládané výsledky ukazují, jak se mikrotubulární protein Tau, který se lokalizuje zejména na axonální mikrotubuly, kooperativně váže na tyto mikrotubuly a vytváří ostrůvky, které ochraňují a stabilizují mikrotubuly. Ukázali jsme také, že tyto Tau ostrůvky regulují aktivitu molekulárního motoru kinesinu-8 a že tento motor je také schopen tyto ostrůvky rozkládat. Ve druhé in vitro studii, kterou předkládáme v této...

Jochen Krattenmacher - Abstract of thesis "Interaction dynamics of cytoskeletal polymers" (English) The cytoskeleton is a complex network of interlinking protein filaments which fulfills a diverse range of functions for the cell. One of the key type of protein filaments are microtubules, which themselves are present in a diverse set of cellular contexts. In axons, long, stable microtubule arrays within the microtubule shaft form highways for molecular motors, enabling them to efficiently transport cargo across the cell. In vitro experiments, i.e., experiments where cellular components of interest are investigated outside of their cellular context, can help shed light on potential microscopic mechanisms underlying and giving rise to observed macroscopic phenomena. The results of the in vitro experiments conducted for this thesis contribute to our understanding how these arrays could potentially be stabilized and protected against microtubule-severing enzymes while other microtubule regions within the neuron can remain dynamic. In particular, the results presented here show how the microtubule-associated protein Tau, which preferentially locates to axonal shafts, cooperatively binds to microtubules, forming islands which are highly effective at protecting microtubules against severing. We also show that these...