Der Tubulin Code

Post-translationale Modifikationen (PTMs) sind hochdynamische und oftmals reversible Prozesse, bei denen die funktionalen Eigenschaften von Proteinen durch Addition chemischer Gruppen oder anderer Proteine an die Aminosäurereste verändert werden. Tubuline und damit Mikrotubuli (MTs) sind wichtige Zielsubstrate einer Vielzahl von PTMs, da sie eine Schlüsselposition im Zytoskelettaufbau und dadurch eine wichtige Rolle bei der neuronalen Entwicklung, beim Wachstum, der Zellmotilität und dem intrazellulären Transport einnehmen. Die post-translationalen Modifikationen umfassen unter anderem Tyrosinierung bzw. Detyrosinierung, α2-Tubulinformierung, Acetylierung, Phosphorylierung, Polyaminierung, Ubiquitinierung, Polyglutamylierung und Glycinierung (siehe Abbildung). Die meisten dieser PTMs erfolgen in der Regel an bereits in Mikrotubuli eingebauten Tubulin-Untereinheiten.

Die PTMs vermitteln verschiedene Eigenschaften:

  • Tubulin-Acetylierung tritt in der Regel bei stabilen Mikrotubuli auf. Acetylierung stabilisiert MTs nicht direkt sondern modifiziert das Verhalten der Proteine im MT Lumen.

  • Detyrosinierung des C-terminalen Tyrosins des α-Tubulins verhindert die Depolymerisierung der Mikrotubuli und erhöht dadurch deren Halbwertszeit.

  • Polyglutamylierung, d.h. die Bildung von Polyglutamatketten an den γ-Carboxylgruppen von Glutamatresten, ist besonders ausgeprägt während der Differenzierung neuronalen Gewebes. Polyglutamylierung reguliert zudem durch Beeinflussung des flagellaren Dyneinmotors das Schlagverhalten motiler Zilien. Durch die Aktivierung Mikrotubuli-abbauender Enzyme wie Spastin stimuliert Polyglutamylierung außerdem den MT-Turnover.

  • Tubulin-Polyglycinierung ist die Addition von Glycinketten an die C-terminalen Domänen von α- und β-Tubulin. Polyglycinierung stabilisiert das Axonem - die zentrale Mikrotubulistruktur in Zilien und Flagellen mit der bekannten 9x2+2 Struktur.

PTMs an Mikrotubuli generieren einen "Tubulin-Code", der die biologischen Funktionen des MT-Zytoskeletts beeinflusst. Die PTMs entfalten ihre Funktion hierbei durch Modulation höherer MT-Strukturen und/oder Interaktionen mit bestimmten MT-assoziierten Proteinen (MAPs, Motorproteine etc.). Mikrotubuli sind in praktisch jeder Zelle des Körpers an diversen biologischen Prozessen beteiligt. Wird dieses filigran regulierte System gestört, stellt das einen wichtigen Faktor bei der Entstehung und der klinischen Manifestation von Alzheimer, Parkinson und Krebs dar.

Einzigartige validierte PTM-spezifische Antikörper von AdipoGen Life Sciences

Antikörper Klonalität Isotyp/Quelle Anwendungen
Anti-Acetyl-α-Tubulin (Clone TEU318) Monoclonal Mouse IgG1 ICC, WB
Anti-Polyglutamylation Modification (Clone GT335) Monoclonal Mouse IgG1κ EM, ICC, IP, WB
Anti-Polyglutamylation Modification (Clone GT335) (Biotin) Monoclonal Mouse IgG1κ ICC, IP, WB
Anti-Polyglutamate chain (polyE) Polyclonal Rabbit ICC, WB

Literatur

Janke, C. The tubulin code: Molecular components, readout mechanisms, and functions. J.Cell Biol. 206(4), 461-472 (2014).

Bildnachweis

Übersicht zu Tubulin-PTMs. Adaptiert von C. Janke; J. Cell. Biol. 206, 461 (2014).

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