Salve vorrei sapere in che modo le MAP (proteine associate ai microtubuli) impediscono la depolimerizzazione o polimerizzazione dei microtubuli legandosi con una o due estremita’ ad essi e legando questi ultimi ad altri componenti cellulari; vorrei capire in che modo agiscono le Map. Cosa vuol dire che le MAP stabilizzano i microtubuli e come lo fanno? Grazie.

Il citoscheletro è l’insieme di strutture che danno forma alla cellula e ne consente eventualmente il movimento. Esso è costituito da tre elementi, tutti di natura proteica: i microfilamenti, i filamenti intermedi ed i microtubuli.

I microtubuli sono i componenti più grossi del citoscheletro: hanno diametro esterno di 25 nm, diametro interno di 15 e spessore di 5. L’unità fondamentale del microtubulo è l’eterodimero formato da due isoforme della proteina tubulina, α e β: la β-tubulina lega l’α idrolizzando la molecola di GTP che porta legata a GDP. Una serie di eterodimeri in sequenza forma un protofilamento; 13 protofilamenti disposti circolarmente costituiscono un microtubulo. Una struttura funzionale ottenuta in vitro utilizzando la sola tubulina non possiede le caratteristiche funzionali proprie dei microtubuli citoplasmatici. Essa, infatti, rappresenta il supporto cui, in vivo, deve legarsi un certo numero di MAP (Microtubule Associated Proteins), che appunto conferiscono le capacità funzionali al citoscheletro.

 Una delle principali famiglie di MAP è costituita dalle assembly MAPs, responsabili del legame tra microtubuli nel citosol. Queste MAP sono organizzate in due domini, uno basico di legame alla tubulina e uno acido, detto projection domain, che appunto si “proietta” dal microtubulo come fosse un braccio. Il projection domain può legare la membrana, altri microtubuli o il complesso di proteine che dà origine ad altri microtubuli (chiamati IF, Initiation Factor) e dalla sua lunghezza dipende la distanza tra microtubuli. Sulla base della sequenza amminoacidica sono stati determinati due tipi di assembly MAPs:

1)      di tipo I, MAP con projection domain molto lungo, distinte in MAP1A e MAP1B. Contengono numerose ripetizioni della sequenza amminoacidica Lys-Lys-Glu-X, che costituiscono nel complesso il sito di legame alla tubulina, carica negativamente. La carica positiva serve, infatti, a neutralizzare la repulsione tra microtubuli dovuta alle subunità di tubulina, stabilizzando così il polimero. MAP1A e MAP1B si trovano largamente in assoni e dendriti, le terminazioni della cellula nervosa, oltre che in altri tipi di cellule. Una caratteristica interessante è costituita dal fatto che queste due MAP sono derivate ognuna da un singolo precursore polipeptidico che è sottoposto ad un taglio proteolitico in fase post-traduzionale, generando così una catena leggera e una catena pesante. Nella MAP1B le due catene possono interagire tra loro, tramite il C-terminale della leggera e l’N-terminale della pesante, dando origine ad un ulteriore dominio sferico, che non si forma invece nella MAP1A.

2)      di tipo II, MAP con projection domain corto, distinte in MAP2, MAP4 e proteina Tau. Queste tre proteine sono caratterizzate da 3-4 ripetizioni di una sequenza di 18 amminoacidi, localizzata a livello del dominio di legame al microtubulo. MAP2 è localizzata solo nei dendriti, MAP4 è una proteina non neuronale che co-localizza con i microtubuli durante l’interfase e la mitosi, Tau infine si trova in assoni e dendriti. Di quest’ultima esistono 5 isoforme, generate per splicing alternativo da uno stesso mRNA precursore.

 Tutte le MAP in generale sono anche in grado d’influenzare la polimerizzazione della tubulina, favorendola. Anche per la tubulina, al termine della polimerizzazione, si raggiunge un equilibrio, dove le concentrazioni di dimeri e polimeri restano invariate pur essendo in movimento dinamico. In sistemi di microtubuli assemblati in vitro a questo stadio si verifica un fenomeno particolare, detto instabilità dinamica, per il quale il polimero, pur mantenendo una concentrazione costante, varia di lunghezza, così come varia il numero di microtubuli. Le MAP controllano il fenomeno dell’instabilità dinamica a seconda del loro stato di fosforilazione: alti livelli di fosforilazione causano la diminuzione di affinità delle MAP per la parete del microtubulo e il loro distacco. La fosforilazione delle MAP è operata in larga parte da proteina chinasi note come MAP-chinasi (MAPK) che costituiscono inoltre un’importante via di trasmissione del segnale all’interno della cellula. Le MAP inoltre sono coinvolte anche in importanti patologie: nell’Alzheimer la proteina Tau è iperfosforilata e ciò ne causa l’appaiamento con altre unità di Tau a formare dei complessi, che provocano a lungo termine il collasso della struttura del neurone e la morte cellulare, da cui i sintomi tipici della malattia.

 Fonti:

Rosati, Colombo, “ La cellula”, edi-ermes