Published December 1, 2016 | Version v1
Publication Open

Post-Translational Incorporation of L-Phenylalanine into the C-Terminus of α-Tubulin as a Possible Cause of Neuronal Dysfunction

  • 1. Research Centre in Biological Chemistry of Córdoba
  • 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 3. Universidad Nacional de Córdoba

Description

Abstract α-Tubulin C-terminus undergoes post-translational, cyclic tyrosination/detyrosination, and L-Phenylalanine (Phe) can be incorporated in place of tyrosine. Using cultured mouse brain-derived cells and an antibody specific to Phe-tubulin, we showed that: (i) Phe incorporation into tubulin is reversible; (ii) such incorporation is not due to de novo synthesis; (iii) the proportion of modified tubulin is significant; (iv) Phe incorporation reduces cell proliferation without affecting cell viability; (v) the rate of neurite retraction declines as level of C-terminal Phe incorporation increases; (vi) this inhibitory effect of Phe on neurite retraction is blocked by the co-presence of tyrosine; (vii) microtubule dynamics is reduced when Phe-tubulin level in cells is high as a result of exogenous Phe addition and returns to normal values when Phe is removed; moreover, microtubule dynamics is also reduced when Phe-tubulin is expressed (plasmid transfection). It is known that Phe levels are greatly elevated in blood of phenylketonuria (PKU) patients. The molecular mechanism underlying the brain dysfunction characteristic of PKU is unknown. Beyond the differences between human and mouse cells, it is conceivable the possibility that Phe incorporation into tubulin is the first event (or among the initial events) in the molecular pathways leading to brain dysfunctions that characterize PKU.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يخضع الملخص α - Tubulin C - terminus لما بعد الترجمة، التيروزين الدوري/إزالة التيروزين، ويمكن دمج L - phenylalanine (PHE) بدلاً من التيروزين. باستخدام الخلايا المشتقة من دماغ الفأر المستنبت والجسم المضاد الخاص بـ Phe - tubulin، أظهرنا ما يلي: (1) دمج PHE في Tubulin قابل للعكس ؛ (2) لا يرجع هذا الدمج إلى تخليق de novo ؛ (3) نسبة التوبيولين المعدل كبيرة ؛ (4) يقلل دمج PHE من تكاثر الخلايا دون التأثير على بقاء الخلايا ؛ (5) ينخفض معدل انكماش الخلايا العصبية مع زيادة مستوى دمج PHE في النهاية C ؛ (6) يتم حظر هذا التأثير المثبط لـ PHE على انكماش الخلايا العصبية من خلال التواجد المشترك للتيروزين ؛ (7) يتم تقليل ديناميكيات الأنابيب الدقيقة عندما يكون مستوى Phe - tubulin في الخلايا مرتفعًا نتيجة لإضافة Phe الخارجية ويعود إلى القيم الطبيعية عند إزالة Phe ؛ علاوة على ذلك، يتم تقليل ديناميكيات الأنابيب الدقيقة أيضًا عند التعبير عن Phe - tubulin (نقل البلازميد). من المعروف أن مستويات PHE مرتفعة بشكل كبير في دم مرضى بيلة الفينيل كيتون (PKU). الآلية الجزيئية الكامنة وراء اختلال وظائف الدماغ المميزة لـ PKU غير معروفة. إلى جانب الاختلافات بين خلايا الإنسان والفأر، من المتصور أن يكون دمج PHE في التوبولين هو الحدث الأول (أو بين الأحداث الأولية) في المسارات الجزيئية المؤدية إلى اختلالات الدماغ التي تميز PKU.

Translated Description (French)

L'extrémité C-terminale de la tubuline α abstraite subit une tyrosination/détyrosination cyclique post-traductionnelle, et la L-Phénylalanine (Phe) peut être incorporée à la place de la tyrosine. En utilisant des cellules de souris cultivées dérivées du cerveau et un anticorps spécifique de la Phe-tubuline, nous avons montré que : (i) l'incorporation de la Phe dans la tubuline est réversible ; (ii) cette incorporation n'est pas due à une synthèse de novo ; (iii) la proportion de tubuline modifiée est significative ; (iv) l'incorporation de la Phe réduit la prolifération cellulaire sans affecter la viabilité cellulaire ; (v) le taux de rétraction des neurites diminue à mesure que le niveau d'incorporation de la Phe C-terminale augmente ; (vi) cet effet inhibiteur de la Phe sur la rétraction des neurites est bloqué par la co-présence de tyrosine ; (vii) la dynamique des microtubules est réduite lorsque le niveau de Phe-tubuline dans les cellules est élevé à la suite de l'addition de Phe exogène et revient à des valeurs normales lorsque la Phe est retirée ; de plus, la dynamique des microtubules est également réduite lorsque la Phe-tubuline est exprimée (transfection plasmidique). On sait que les taux de Phe sont considérablement élevés dans le sang des patients atteints de phénylcétonurie (PCU). Le mécanisme moléculaire sous-jacent au dysfonctionnement cérébral caractéristique de la PCU est inconnu. Au-delà des différences entre les cellules humaines et les cellules de souris, il est concevable que l'incorporation de Phe dans la tubuline soit le premier événement (ou parmi les événements initiaux) dans les voies moléculaires conduisant aux dysfonctionnements cérébraux qui caractérisent la PCU.

Translated Description (Spanish)

El extremo C-terminal de la α-Tubulina se somete a tirosinación/destirosinación cíclica postraduccional, y se puede incorporar L-fenilalanina (Phe) en lugar de tirosina. Usando células derivadas del cerebro de ratón cultivadas y un anticuerpo específico para Phe-tubulina, demostramos que: (i) la incorporación de Phe en la tubulina es reversible; (ii) dicha incorporación no se debe a la síntesis de novo; (iii) la proporción de tubulina modificada es significativa; (iv) la incorporación de Phe reduce la proliferación celular sin afectar la viabilidad celular; (v) la tasa de retracción de neuritas disminuye a medida que aumenta el nivel de incorporación de Phe C-terminal; (vi) este efecto inhibidor de Phe en la retracción de neuritas se bloquea por la copresencia de tirosina; (vii) la dinámica de los microtúbulos se reduce cuando el nivel de Phe-tubulina en las células es alto como resultado de la adición de Phe exógena y vuelve a valores normales cuando se elimina Phe; además, la dinámica de los microtúbulos también se reduce cuando se expresa Phe-tubulina (transfección de plásmidos). Se sabe que los niveles de Phe están muy elevados en la sangre de los pacientes con fenilcetonuria (PKU). Se desconoce el mecanismo molecular subyacente a la disfunción cerebral característica de la PKU. Más allá de las diferencias entre las células humanas y de ratón, es concebible la posibilidad de que la incorporación de Phe en la tubulina sea el primer evento (o entre los eventos iniciales) en las vías moleculares que conducen a las disfunciones cerebrales que caracterizan a la PKU.

Files

srep38140.pdf.pdf

Files (3.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:38c495b8ae0384ac820f38c440c89390
3.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دمج L - Phenylalanine بعد الترجمة في الطرف C من α - Tubulin كسبب محتمل للخلل الوظيفي العصبي
Translated title (French)
Incorporation post-traductionnelle de la L-phénylalanine dans le terminal C de l'α-tubuline en tant que cause possible de dysfonctionnement neuronal
Translated title (Spanish)
Incorporación postraduccional de L-fenilalanina en el extremo C de α-tubulina como posible causa de disfunción neuronal

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2559017729
DOI
10.1038/srep38140

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1541863201
  • https://openalex.org/W1864578549
  • https://openalex.org/W1924764088
  • https://openalex.org/W1967296853
  • https://openalex.org/W1967804636
  • https://openalex.org/W1968741038
  • https://openalex.org/W1971407845
  • https://openalex.org/W1981123238
  • https://openalex.org/W2016095151
  • https://openalex.org/W2018483706
  • https://openalex.org/W2029072935
  • https://openalex.org/W2033815272
  • https://openalex.org/W2035104556
  • https://openalex.org/W2036064499
  • https://openalex.org/W2037685033
  • https://openalex.org/W2038608968
  • https://openalex.org/W2049225918
  • https://openalex.org/W2050998289
  • https://openalex.org/W2057410200
  • https://openalex.org/W2080620164
  • https://openalex.org/W2123985526
  • https://openalex.org/W2127615831
  • https://openalex.org/W2336084597
  • https://openalex.org/W255194224
  • https://openalex.org/W4249791806