微小管のポリグリシル化を触媒するTTLL10酵素は、チューブリンのグルタミル化によって活性化され、ポリグリシル化によって阻害される

Core Concepts

TTLL10酵素は、既存のモノグリシル化チューブリンに対してのみ高い親和性を示し、ポリグリシル化鎖を伸長する。一方で、ポリグリシル化は逆にTTLL10の微小管への結合を阻害する。また、先行するグルタミル化はTTLL10の微小管結合を促進する。これにより、微小管上の修飾パターンが制御される。

Abstract

本研究では、微小管のグリシル化を触媒する酵素TTLL8とTTLL10の基質特異性と活性調節メカニズムを明らかにした。
TTLL8は、α-チューブリンおよびβ-チューブリンのC末端テールに対してモノグリシル化を触媒する。一方、TTLL10は既存のモノグリシル化チューブリンに対してのみ高い親和性を示し、ポリグリシル化鎖を伸長する。
興味深いことに、ポリグリシル化はTTLL10の微小管結合を阻害する一方で、先行するグルタミル化はTTLL10の微小管結合を促進する。これにより、微小管上の修飾パターンが制御されると考えられる。
グルタミル化は繊毛形成の初期に起こり、その後にグリシル化が起こる。TTLL10の微小管結合がグルタミル化によって促進されることから、この順序立てられた修飾パターンの形成機構が示唆された。
本研究は、チューブリン修飾酵素の基質特異性と活性調節メカニズムを明らかにし、微小管上の複雑な修飾パターンの形成過程を理解する上で重要な知見を提供している。

Stats

モノグリシル化チューブリンに対するTTLL10の見かけのKdは約600 nM
モノグリシル化レベルの増加に伴い、TTLL10の微小管結合は6倍以上増加する
ポリグリシル化レベルの増加に伴い、TTLL10の微小管結合は単調に減少する

Quotes

"TTLL10は既存のモノグリシル化チューブリンに対してのみ高い親和性を示し、ポリグリシル化鎖を伸長する。"
"ポリグリシル化はTTLL10の微小管結合を阻害する一方で、先行するグルタミル化はTTLL10の微小管結合を促進する。"

Key Insights Distilled From

The TTLL10 polyglycylase is stimulated by tubulin glutamylation and inhibited by polyglycylation

by Cummings,S.,... at www.biorxiv.org 03-31-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.31.587457v1

Deeper Inquiries

微小管上の修飾パターンの生理学的意義はどのようなものか?

微小管の修飾パターンは、細胞内での様々なプロセスをサポートする重要な役割を果たしています。これには、細胞分裂、繊毛の成長、および軸索の特異性などが含まれます。微小管のポストトランスレーショナル修飾は、微小管の相互作用や細胞内での機能に影響を与えるため、細胞生理学において重要です。特に、グリシル化は、繊毛微小管で主に見られ、繊毛の維持や運動に重要な役割を果たしています。これにより、微小管の硬度や特定のエフェクターに対する認識が変化し、細胞内での機能が調節されます。したがって、微小管の修飾パターンは、細胞内での機能や相互作用の制御に重要な役割を果たしています。

ポリグリシル化鎖の長さを制御する酵素は存在するのか?

ポリグリシル化鎖の長さを制御する酵素は、現時点では特定されていません。研究によると、ポリグリシル化は自己制限的な活性を持つことが示唆されており、ポリグリシル化が進むにつれて、TTLL10の微小管への結合が減少することが観察されています。この結果から、ポリグリシル化鎖の長さが制御されている可能性が示唆されています。しかし、ポリグリシル化鎖の長さを調節する特定の酵素やメカニズムについては、さらなる研究が必要です。

グルタミル化とグリシル化の順序立てられた修飾パターンは、どのような細胞機能に関与しているのか?

グルタミル化とグリシル化の順序立てられた修飾パターンは、繊毛や鞭毛などの微小管構造において重要な役割を果たしています。研究によると、グルタミル化はグリシル化の前段階で発生し、微小管の修飾パターンの形成において重要な役割を果たしています。特に、グルタミル化はTTLL10の微小管への結合を増加させることが示されており、グリシル化の前段階としての役割を果たしています。このような順序立てられた修飾パターンは、微小管の機能や相互作用を調節し、繊毛や鞭毛の形成や機能に重要な影響を与えています。そのため、グルタミル化とグリシル化の相互作用は、微小管の生物学的機能において重要な役割を果たしています。