Role of the vimentin c-terminal domain in filament reorganization during cell division

Resumen

El citoesqueleto está constituido por tres grupos principales de estructuras, los filamentos de actina, los microtúbulos y los filamentos intermedios. La vimentina es una proteína perteneciente a la familia de filamentos intermedios de tipo III. En varios procesos celulares, se ha descrito que la vimentina interactúa con otras proteínas del citoesqueleto. El monómero de vimentina se divide en tres dominios, un dominio alfa helicoidal flanqueado por los dominios N-terminal y C-terminal. El dominio N-terminal de vimentina es esencial para el ensamblaje de los filamentos, mientras que se ha descrito que el dominio C-terminal participa en la interacción con otras proteínas. Por lo tanto, en este trabajo hemos estudiado la importancia del dominio C-terminal de la vimentina en la distribución de filamentos tanto en interfase como en mitosis. Además, también se han estudiado su importancia en la interacción con la corteza de actina durante la mitosis y los elementos estructurales necesarios para dicha interacción. La importancia del dominio C-terminal de vimentina se evaluó generando un mutante que carece de todo el dominio de la cola, la vimentina (1-411). En las células deficientes en vimentina, la vimentina wt formó filamentos extendidos, mientras que la vimentina (1-411) formó agregados perinucleares. Durante la mitosis, la vimentina wt se distribuyó hacia la periferia celular y la vimentina (1-411) se mantuvo cerca de los cromosomas en división. Esta distribución anormal provocó problemas en la división celular, como la división asimétrica y la muerte celular. Por lo tanto, el dominio C-terminal de la vimentina es esencial para la distribución normal de filamentos y para la progresión mitótica. Curiosamente, la distribución periférica de vimentina se observó en varios tipos celulares. Además, la distribución periférica de vimentina mostró ser dependiente de la actina y requirió la integridad del cortex de actomiosina así como de la presencia de la cola de vimentina. Los resultados obtenidos indican que la vimentina desempeña un papel importante en la distribución y características de la actina durante la mitosis. Una eliminación gradual de secuencias del dominio C-terminal de la vimentina perjudicó progresivamente la extensión de los filamentos y su distribución periférica durante la mitosis. No obstante, algunas construcciones de vimentina deficientes en ensamblaje se asociaron con el cortex de actina en mitosis, indicando que la formación de filamentos extendidos no es necesaria para su distribución hacia la periferia. Sin embargo, la cola de la vimentina por sí sola asociada a proteínas fluorescentes no fue suficiente para promover la asociación cortical durante la mitosis. Tratamientos que mimetizaron condiciones fisiopatológicas, incluyendo la transfección con la proteasa del VIH y la incubación con lípidos electrófilos, indujeron una reorganización de los filamentos de vimentina en las células en interfase y en mitosis, promoviendo una condensación de la vimentina cerca del núcleo celular y de los cromosomas en división. Esta distribución causó defectos mitóticos, como la muerte celular y la división asimétrica. La vimentina humana posee un residuo de cisteína conservado, la Cys328. El mutante de vimentina C328S se mostró más resistente a la lipoxidación tanto en interfase como en las células mitóticas.En conclusión, los resultados obtenidos muestran que los filamentos de vimentina se redistribuyen hacia la periferia celular durante la mitosis de manera dependiente del dominio C-terminal. La reorganización de la vimentina durante la división celular sugiere una interacción con la corteza de actomiosina en algunos tipos celulares. Además, condiciones fisiopatológicas pueden estar asociadas a la alteración de la distribución de vimentina.Finalmente, el único residuo de cisteína de la vimentina parece tener un papel importante en la respuesta de la vimentina a agentes lipoxidantes, actuando así como potencial sensor redox