Vimentin undergoes liquid–liquid phase separation to form droplets which wet and stabilize actin fibers

https://doi.org/10.1073/pnas.2418624122

 

Abstract

The cytoskeleton is composed of F-actin, microtubules, and intermediate filaments (IFs). Vimentin is one of the most ubiquitous and well-studied IFs. It is involved in many activities including wound healing, tissue fibrosis, and cancer metastasis, all of which require rapid vimentin IF assembly. In this paper, we report that vimentin forms liquid condensates which appear to enable rapid filament growth. Given the transient nature of these droplets, we focus on properties of vimentin-Y117L, which has a point mutation that leads to formation of condensates but not IFs, enabling us to study these droplets in detail. The droplets dissolve under 1,6-Hexanediol treatment and under decreasing concentration, confirming that they are liquid, and phase separated. These condensates extensively wet actin stress fibers, rendering them resistant to actin-binding drugs and protecting them from depolymerization. We show similar behavior occurs in wild-type vimentin during its assembly into filaments.

 

요약

1. 비멘틴(Vimentin)의 액체-액체 상분리(LLPS) 현상 분석: 비멘틴 단백질이 LLPS를 통해 액체 상태의 응집체를 형성하며, 이는 세포골격 내에서 중요한 역할을 수행함을 확인하였습니다.
2. LLPS를 통한 응집체가 액틴 섬유(actin fibers)와 강하게 결합함: 비멘틴 응집체가 액틴 스트레스 섬유(stress fibers)와 강하게 결합하여, 액틴 구조의 안정성을 유지하는 데 기여함을 밝혔습니다.
3. LLPS 응집체가 약한 상호작용을 통해 형성됨을 입증: 1,6-헥산디올(hexanediol) 처리 실험을 통해, 비멘틴 응집체가 약한 비공유적 상호작용에 의해 유지되는 액체 상태의 응집체임을 확인하였습니다.
4. 비멘틴 응집체가 액틴 섬유의 보호 기능을 수행: 비멘틴 응집체가 액틴 분해 저해제(cytochalasin B) 처리에도 불구하고 액틴 섬유를 보호하며, 세포골격의 구조적 안정성을 유지함을 입증하였습니다.
5. 비멘틴 응집체가 필라멘트 형성의 전구체 역할을 함: 와일드타입 비멘틴(WT vimentin)도 LLPS를 통해 일시적으로 응집체를 형성하며, 이후 성숙한 중간섬유(intermediate filaments, IFs)로 전환됨을 확인하였습니다.