Aperçus mécanistiques sur la formation et la stabilité du Z-ring : Une approche de la dynamique de Langevin pour l'auto-assemblage de FtsZ

La protéine de type tubuline FtsZ est cruciale pour la cytokinèse chez les bactéries et de nombreux archées, formant une structure en anneau appelée Z-ring au site de la division cellulaire. Malgré des recherches approfondies, la formation des Z-rings n'est pas entièrement comprise. Nous proposons un modèle théorique basé sur les structures de filament connues de FtsZ, les considérant comme des polymères semi-flexibles avec des propriétés mécaniques spécifiques et une attraction latérale inter-segments qui peut stabiliser les formations en anneau. Nos simulations de dynamique de Langevin révèlent diverses phases morphologiques, y compris des hélices ouvertes, des chaînes, des anneaux et des globules, capturant des observations expérimentales dans le modèle de la levure fission utilisant FtsZ de différentes espèces bactériennes ou mutants d'Escherichia coli. En utilisant le modèle théorique, nous explorons comment l'activité de treadmilling affecte la stabilité du Z-ring et identifions un mécanisme de bobinage de formation d'anneau. L'anneau actif produit des contraintes contractiles, de cisaillement et de rotation, qui s'intensifient avant que le Z-ring ne se transforme en hélice ouverte à haute activité.