Mitotic Kinesin Motors : Insights on domain functions

Le moteur mitotique kinésine : étude des domaines fonctionnels Les protéines motrices de la kinésine jouent des rôles divers et essentiels dans la division cellulaire. Elles sont composées de trois domaines - la tête, le cou et la queue - mais la façon dont ces domaines déterminent l'action motrice reste inconnue. Mon étude, qui utilise Schizosaccharomyces pombe comme organisme modèle, explore les fonctions spécifiques de deux kinésines mitotiques : Klp9 (Kinesin-6) et Pkl1 (Kinesin-14), qui se déplacent vers les extrémités opposées des microtubules et sont localisées dans des régions distinctes du fuseau mitotique. Afin de disséquer le rôle de chaque domaine, une série de constructions chimériques a été générée en échangeant systématiquement les régions de la tête, du cou et de la queue entre Klp9 et Pkl1. Les résultats ont montré que le domaine de la queue était le principal déterminant de la localisation du fuseau, tandis que la directionnalité n'était pas dictée par le domaine de la tête ou du cou, ce qui remet en question les hypothèses antérieures. Il est intéressant de noter que les moteurs chimériques combinant la tête de Pkl1 avec le cou et la queue de Klp9 ont montré une vitesse anormalement élevée, entraînant une élongation excessive du fuseau, des cassures et des erreurs de ségrégation chromosomique. Inversement, les chimères basées sur Pkl1 étaient moins efficaces pour se localiser aux pôles du fuseau et ne parvenaient pas à rétablir les phénotypes de délétion de Pkl1, entraînant des protrusions de microtubules et l'aneuploïdie. Ce travail fournit de nouvelles informations sur la coordination au niveau du domaine de la fonction des kinésines in vivo et met en évidence de nouvelles voies distinctes dans les différentes fonctions exercées au cours de la mitose. En s'appuyant sur les résultats de l'échange de domaines dans la levure, la seconde partie de l'étude a abordé certaines limites de l'approche in vivo, telles que la complexité due à d'autres facteurs cellulaires, en reconstituant des moteurs de kinésine purifiés in vitro. Plusieurs observations importantes sont ressorties de ce suivi: Directionnalité: Klp9 purifiée et la chimère Pkl1-tête/Klp9-cou-queue (P1h:K9nt) se sont toutes deux déplacées vers l'extrémité supérieure des microtubules lors d'essais de glissement, confirmant que la queue et le cou de Klp9 déterminent la directionnalité et que la tête de Pkl1 seule n'inverse pas cette direction. Vitesse : La chimère P1h:K9nt se déplace significativement plus vite (1,6 ± 0,08 μm/min) que la Klp9 de type sauvage (1,2 ± 0,4 μm/min), ce qui correspond aux résultats obtenus in vivo. Cela suggère que la vitesse du moteur peut être influencée par la propriété du domaine de la tête lorsqu'il est couplé avec les domaines du cou et de la queue d'un autre moteur. Efficacité de la liaison:In vivo, les chimères Pkl1 ont montré une localisation réduite aux pôles du fuseau et une fonction altérée, ce qui est probablement dû à une affinité de liaison aux microtubules altérée par l'incompatibilité des domaines. La reconstitution in vitro offre désormais un système plus correct pour quantifier ces différences de liaison. Dans l'ensemble, les essais in vitro corroborent et affinent les conclusions tirées des expériences in vivo. Ces résultats mettent en évidence la nature modulaire des domaines moteurs de la kinésine et la façon dont l'adaptation évolutive de chaque région façonne le comportement moteur. Les travaux futurs comprendront des essais de glissement et de motilité à molécule unique utilisant d'autres chimères (par exemple, K9h:K9t et K9hn:P1t) afin de mieux comprendre comment des domaines spécifiques régulent la directionnalité, la force de liaison et la processivité. Cette approche intégrée permettra de décoder la logique de conception des moteurs de kinésine et de comprendre comment leur dysfonctionnement contribue aux erreurs mitotiques et aux maladies.