Comment éviter la formation d’embouteillages de moteurs moléculaires lors du trafic intracellulaire ?

Abstract

> Tout le monde a été confronté, un jour ou l'autre, à un embouteillage de voitures, que ce soit sur une autoroute encombrée lors de départs ou retours de vacances, ou bien simplement en période de travaux ou lors d'un accident, lorsqu'une partie de la chaussée est rétrécie créant ainsi un goulet d'étranglement qui limite le trafic. Ces embouteillages sont non seulement très frustrants, mais ils entravent aussi la capacité et la rapidité du transport, et donc son efficacité. C'est pourquoi les différents mécanismes de leur formation ont fait l'objet de nombreuses études non seulement pour les comprendre, mais aussi pour apporter des solutions pour en limiter le nombre [1]. De la même façon, le transport des millions de composants (protéines, lipides, etc.) Figure 1A). Nous avons choisi d'utiliser la kinésine-8/Kip3 issue de la levure bourgeonnante [6], bien qu'elle ne soit pas impliquée dans des processus de transport intracellulaire. En effet, Kip3 a trois particularités : (1) elle peut se déplacer sur de très longues distances le long des microtubules (> 50 μm) avant de se détacher. Cette distance, appelée longueur de processivité, est bien supé-rieure à celle (seulement 1 à 2 μm) parcourue par des kinésines conventionnelles impliquées dans le trafic. (2) Kip3 ne se détache pas immédiatement du microtubule une fois arrivée à son extrémité, mais marque un temps de résidence, qui peut aller jusqu'à plusieurs secondes ; cette pause est inexistante dans le cas des kiné-sines conventionnelles [7]. (3) Ces deux propriétés, qui démontrent une grande affinité de Kip3 à la fois pour le corps et l'extrémité du microtubule, peuvent être modifiées en faisant varier la quantité de sel dans le tampon. À forte concentration de sel, la processivité et le temps de rési-dence au bout du microtubule diminuent, ce qui permet de se rapprocher du comportement des kinésines conventionnelles. De plus, Kip3 a été marquée par deux protéines fluorescentes : une très petite fraction de kinésines a été marquée par une green fluorescent protein [GFP] (vert) de façon à pouvoir les isoler dans l'espace et mesurer leur déplacement individuel ; le reste des kinésines a été marqué par une mCherry (rouge) pour pouvoir mesurer la densité des moteurs présents le long du

Axonal transport during injury on a theoretical axon

“…Figure 2F) are shown. The primary contributing factor to the detachment of Kin3 (F) is crowding, whereas, for Kin1 (S), it is limited processivity, which is consistent with previous theoretical models (Leduc et al, 2012;Ciandrini et al, 2014). In our analysis, early lateral access to MTs in axons has the primary impact on defining the initial kinesin traffic patterning in a multiple motor system, which is consistent with experimental observations in vivo (Rank and Frey, 2018).…”

“…The kinesins can overcome crowding by detaching and reattaching to the localized productive reservoir and MT availability for movement to an adjacent lateral MT. Previous studies have included similar concepts of MT lanes and lattice sites (Dixit et al, 2008;Che et al, 2016;Liang et al, 2016), productive reservoirs (Leduc et al, 2012;Ciandrini et al, 2014;Feng et al, 2018), or side-stepping lateral movement to an adjacent MT lane (Wang et al, 2007;Jiang et al, 2008;Hoeprich et al, 2014), which are also conceptually included in DyNAMO.…”

“…Detachments can occur via internal crowding, processivity limitations, or termination of MT segments, with MT reassociation when there is open access. The use of positionally distinct inter-MT reservoirs in DyNAMO rather than a long bulk reservoir (Leduc et al, 2012;Feng et al, 2018) allows us to capture stationary positional with on/off dynamicity. High dynamicity reflects crowding and highlights delayed forward progression points along the theoretical axon.…”