Científics del CNIO i de l'IRB Barcelona acoblen gamma-tubulina (γTuRC) in vitro per primera vegada

Investigadors del laboratori d'Organització de Microtúbuls de l'IRB Barcelona, dirigit per Jens Lüders, i del Grup de Resposta al Dany de Complexos Macromoleculars en l'ADN, liderat per Óscar Llorca en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), han aconseguit dur a terme la primera reconstitució del complex d'anell gamma - tubulina (γTuRC) humà, que s’encarrega d'iniciar la formació dels microtúbuls. A més, han revelat la seva estructura en 3D mitjançant criomicroscòpia electònica. La clau del seu èxit rau en la identificació del complex proteic RUVBL com a esencial per l’ acoblament de γTuRC.

Els microtúbuls són components de l'citoesquelet essencials per als processos de transport intracel·lular i divisió cel·lular. Els microtúbuls no es formen espontàniament en les cèl·lules, sinó que requereixen de γTuRC, que serveix com a motlle sobre el qual s'inicia la formació de nous microtúbuls. Les mutacions en alguns dels components de γTuRC causen defectes en el desenvolupament neurològic, com la microcefàlia, i també s'han relacionat amb defectes a la retina.

"Tot i que el γTuRC va ser descobert fa 25 anys, el camp no havia tingut èxit en produir-lo de manera recombinant in vitro", explica Jens Lüders. "Aquest nou èxit obre la porta a estudis destinats a dilucidar el mecanisme pel qual s'inicia la formació dels microtúbuls i de com es regula aquest procés". També permetrà l'estudi de les mutacions trobades en pacients i comprendre millor com causen la malaltia.

El complex proteic RUVBL, essencial per a la formació del γTuRC

La dificultat per acoblar el γTuRC in vitro es deu no només a la seva complexa arquitectura tridimensional, sinó també al fet que el complex proteic RUVBL és essencial per a l'acoblament i formació de l'anell de γTuRC en les cèl·lules. "Quan vaig començar aquest projecte, vaig analitzar dades anteriors que disposava, i em vaig adonar que mai abans s'havia considerat que RUVBL fos necessari per acoblar γTuRC- va ser molt gratificant veure que això, de fet, ha estat la clau del nostre èxit", explica el primer autor  Fabian Zimmerman, estudiant de doctorat al laboratori d'Organització de Microtúbuls de l'IRB Barcelona.

"El nostre grup ha estat explorant durant anys les funcions de RUVBL en l'acoblament de complexes estructures macromoleculars rellevants en càncer. Descobrir que RUVBL també és essencial per a la formació de γTuRC obre noves vies d'investigació per comprendre com les cèl·lules construeixen estructures funcionals complexes ", afirma Óscar Llorca.

" γTuRC és una estructura molt gran construïda per múltiples subunitats interconnectades. Determinar la seva arquitectura en 3D ha estat un desafiament immens, que ha estat possible gràcies als avenços en els mètodes de criomicroscòpia electrònica que ens van permetre observar molècules individuals d'aquest complex amb un altíssim nivell de detall ", explica la co-primera autora Marina Serna.

Aquest treball ha rebut suport financer del Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats d'Espanya (MCIU / AEI), l'Institut de Salut Carlos III, el Fons Europeu de Desenvolupament Regional (FEDER), la Comunitat de Madrid, l'Obra Social "la Caixa "i el programa de Recerca i Innovació Horizon 2020 de la Unió Europea amb una beca Marie Skłodowska-Curie.
 

Article de referència:

Fabian Zimmermann, Marina Serna, Artur Ezquerra, Rafael Fernandez-Leiro, Oscar Llorca & Jens Luders
Assembly of the asymmetric human γ-tubulin ring complex by RUVBL1-RUVBL2 AAA ATPase
Science Advances (2020) DOI: 10.1126/sciadv.abe0894