DAAM1 formin and Ena/VASP proteins assemble functionally distinct actin filaments for focal adhesions

Au cœur de chaque cellule vivante, un projet de construction vaste et complexe est constamment en cours. Les matériaux utilisés pour ce travail sont de longs et fins filaments protéiques appelés filaments d'actine. Ces brins ne flottent pas simplement au hasard ; ils se lient pour former des réseaux qui donnent sa forme à la cellule, lui permettent de se déplacer et l'aident à s'agripper aux surfaces. Bien que les scientifiques sachent depuis longtemps que les cellules contiennent de nombreux types différents de ces réseaux d'actine, chacun étant conçu pour une tâche spécifique, le mécanisme exact par lequel une cellule construit un type spécifique de réseau au milieu d'un environnement encombré et partagé est resté un mystère. C'est comme si une seule usine produisait à la fois de délicates fenêtres en verre et de lourdes poutres en acier, mais que les instructions indiquant quelle machine fabrique quel matériau étaient cachées. Comprendre comment les cellules répartissent ces tâches est crucial, car la capacité de construire et de décomposer ces structures correctement détermine si une cellule peut se déplacer, guérir une blessure ou maintenir sa position.

Des chercheurs ont récemment porté leur attention sur un chantier de construction spécifique au sein de la cellule appelé l'adhésion focale. Il s'agit des points où la cellule s'ancre au monde extérieur, agissant comme les fondations d'un bâtiment. À ces sites, la cellule doit assembler des couches distinctes de filaments d'actine, dont certaines sont renforcées par des protéines spécifiques appelées alpha-actinine et tropomiosine. L'étude s'est concentrée sur deux versions particulières de la protéine tropomiosine, connues sous les noms de Tpm1.6 et Tpm3.2, qui agissent comme des stabilisateurs pour les brins d'actine. La question centrale était de savoir comment la cellule décide quel bâtisseur envoyer à l'adhésion focale pour assembler les filaments renforcés par la Tpm3.2 et lequel envoyer pour les faisceaux renforcés par l'alpha-actinine.

Pour résoudre cette énigme, les scientifiques ont utilisé une stratégie ingénieuse pour manipuler la machinerie interne de la cellule. Ils ont modifié génétiquement la cellule pour empêcher certaines protéines bâtisseuses de fonctionner, et ils ont également utilisé une technique pour déplacer ces bâtisseurs vers une autre partie de la cellule, plus précisément en ciblant les mitochondries, afin de voir ce qui se passerait lorsqu'ils seraient retirés du site de construction. Grâce à ces expériences, ils ont découvert que deux familles différentes de protéines bâtisseuses sont responsables de la création de ces couches d'actine distinctes. Une famille, appelée les protéines Ena/VASP, est responsable de l'assemblage de faisceaux de filaments d'actine qui sont réticulés par l'alpha-actinine. L'autre bâtisseur, une protéine nommée DAAM1, est l'architecte spécifique qui assemble les filaments renforcés par la Tpm3.2.

Les chercheurs ont constaté que lorsqu'ils retiraient le bâtisseur DAAM1, les niveaux de la protéine Tpm3.2 chutaient de manière significative, et la cellule peinait à démanteler ses adhésions focales lorsqu'elle devait se déplacer. Ce résultat était presque identique à ce qui se passait lorsque la protéine Tpm3.2 elle-même manquait, confirmant que DAAM1 est essentiel à la création de ce type spécifique de filament. En revanche, lorsque les bâtisseurs Ena/VASP étaient retirés, les adhésions focales ne parvenaient pas à mûrir correctement, et la protéine alpha-actinine disparaissait de ces sites. Ces découvertes suggèrent que la cellule n'utilise pas une machine unique et polyvalente pour construire toutes ses structures d'actine. Au lieu de cela, elle emploie des bâtisseurs spécialisés, chacun ayant un rôle unique, pour construire des réseaux de filaments biochimiquement et fonctionnellement distincts les uns à côté des autres. Cette division précise du travail garantit que la cellule puisse maintenir l'architecture complexe et multicouche requise pour qu'elle fonctionne correctement.