A new perspective on microtubule dynamics: destruction by molecular motors and self-repair.

ABSTRACT

Microtubules are dynamic polymers, permanently assembling and disassembling, that serve as tracks for intra-cellular transport by molecular motors. We recently found that the low energy of tubulin dimer interactions allows for spontaneous loss of tubulin dimers from the microtubule lattice [1]. This raised the possibility that the mechanical work produced by molecular motors as they move on microtubules can break dimer interactions and trigger microtubule disassembly. In a recent study, we tested this hypothesis by studying the interplay between microtubules and moving molecular motors in vitro [2]. Our results show that molecular motors can remove tubulin dimers from the lattice and rapidly destroy microtubules. We also found that dimer removal by motors was compensated by the insertion of free tubulin dimers into the microtubule lattice. This self-repair mechanism allows microtubules to survive the damage induced by molecular motors as they move along their tracks. Our study reveals the existence of coupling between the motion of molecular motors and the renewal of the microtubule lattice.

Les microtubules sont des polymères dynamiques, s'assemblant et se désassemblant en permanence, qui servent de pistes pour le transport intracellulaire par des moteurs moléculaires. Nous avons récemment découvert que la faible énergie des interactions entre les dimères de tubuline permet la perte spontanée des dimères de tubuline le long d'un microtubule [1]. Le travail mécanique produit par les moteurs moléculaires lorsqu'ils se déplacent sur les microtubules pourrait donc rompre ces faibles interactions entre dimères et déclencher le désassemblage des microtubules. Dans une étude récente, nous avons testé cette hypothèse en étudiant l'interaction entre les microtubules et les moteurs moléculaires en mouvement in vitro [2]. Nos résultats montrent que les moteurs moléculaires peuvent retirer les dimères de tubuline du réseau et détruire rapidement les microtubules. Nous avons également constaté que l'élimination des dimères par les moteurs était compensée par l'insertion de dimères de tubuline libres dans le réseau de microtubules. Ce mécanisme d'autoréparation permet aux microtubules de survivre aux dommages induits par les moteurs moléculaires lors de leurs déplacements. Notre étude révèle donc l'existence d'un couplage entre le mouvement des moteurs moléculaires et le renouvellement du réseau de microtubules.