Динактин

Четвертичная структура динактина

Динактин — это комплекс белков из 23 субъединиц , который действует как кофактор для цитоплазматического динеина -1 микротрубочкового мотора . Он построен вокруг короткой нити актин-родственного белка-1 ( Arp1 ). [1] [2]

Открытие

Динактин был идентифицирован как активность, которая позволяет очищенному цитоплазматическому динеину перемещать мембранные везикулы вдоль микротрубочек in vitro. [3] Было показано, что он представляет собой мультипротеиновый комплекс и назван «динактином» из-за его роли в активации динеина . [4 ]

Основные характеристики динактина были визуализированы с помощью быстрой заморозки, глубокого травления, вращающейся теневой электронной микроскопии . Он выглядит как короткая нить длиной 37 нм, которая напоминает F-актин, плюс более тонкая, латерально ориентированная рука. [5] Маркировка антителами использовалась для картирования расположения субъединиц динактина. [5] [6]

Структура

Динактин состоит из трех основных структурных доменов: (1) боковое плечо: DCTN1 /p150Glued, DCTN2 /p50/dynamitin, DCTN3 /p24/p22; (2) нить Arp1: ACTR1A /Arp1/centractin, actin , CapZ ; и (3) комплекс заостренного конца: Actr10 /Arp11, DCTN4 /p62, DCTN5 /p25 и DCTN6 /p27. [1]

Крио-ЭМ-структура динактина 4Å [7] показала, что его филамент содержит восемь молекул Arp1, одну β-актин и одну Arp11. В заостренном концевом комплексе p62/ DCTN4 связывается с Arp11 и β-актином, а p25 и p27 связывают как p62, так и Arp11. На зазубренном конце кэпирующий белок (CapZαβ) связывает филамент Arp1 таким же образом, как он связывает актин, хотя с большей зарядовой комплементарностью, что объясняет, почему он связывает динактин более прочно, чем актин. [8]

Плечо содержит две копии p150Glued/ DCTN1 , четыре копии p50/ DCTN2 и две копии p24/ DCTN3 . [1] Эти белки образуют длинные пучки альфа-спиралей, которые обвивают друг друга и контактируют с филаментом Arp1. [7] N-концы p50/ DCTN2 выходят из плеча и покрывают филамент, обеспечивая механизм управления длиной филамента. [7] C-концы димера p150Glued/ DCTN1 встроены в плечо, тогда как N-концевые 1227 аминокислот образуют выступающее плечо. Плечо состоит из N-концевого домена CAPGly, который может связывать C-концевые хвосты микротрубочек и белок связывания плюс-конца микротрубочки EB1. Далее следует основная область, также участвующая в связывании микротрубочек, отогнутая назад спираль (CC1), интерспиральный домен (ICD) и второй спиральный домен (CC2). [7] Плечо p150Glued может прикрепляться к боковой стороне филамента Arp1 и заостренного концевого комплекса. [7]

DCTN2 (динамитин) также участвует в прикреплении микротрубочек к центросомам и может играть роль в формировании синапсов во время развития мозга . [9] Arp1 был предложен в качестве домена для связывания динактина с мембранными везикулами (такими как Гольджи или поздняя эндосома) через его связь с β- спектрином . [10] [11] [12] [13] Было показано, что комплекс заостренных концов (PEC) участвует в селективном связывании грузов. Субъединицы PEC p62/ DCTN4 и Arp11/ Actr10 необходимы для целостности комплекса динактина и нацеливания динактина/динеина на ядерную оболочку перед митозом. [14] [15] [16] Actr10 вместе с Drp1 (белок 1, связанный с динамином) были задокументированы как жизненно важные для прикрепления митохондрий к комплексу динактина. [17] Динактин p25/ DCTN5 и p27/ DCTN6 не являются необходимыми для целостности комплекса динактина, но необходимы для раннего и рециркуляционного транспорта эндосом во время интерфазы и регуляции контрольной точки сборки веретена в митозе. [16] [18] [19]

Взаимодействие с динеином

Сообщалось, что динеин и динактин взаимодействуют напрямую путем связывания промежуточных цепей динеина с p150 Glued . [20] Сродство этого взаимодействия составляет около 3,5 мкМ. [21] Динеин и динактин не работают вместе в градиенте сахарозы, но могут быть вызваны для образования плотного комплекса в присутствии N-концевых 400 аминокислот бикаудального D2 (BICD2), адаптера груза, который связывает динеин и динактин с везикулами, полученными из аппарата Гольджи. [22] В присутствии BICD2 динактин связывается с динеином и активирует его для перемещения на большие расстояния вдоль микротрубочек. [23] [24]

Крио-ЭМ структура динеина, динактина и BICD2 [7] показала, что спираль BICD2 проходит вдоль нити динактина. Хвост динеина также связывается с нитью Arp1, располагаясь в эквивалентном месте, которое миозин использует для связывания актина. Контакты между хвостом динеина и динактином все включают BICD, что объясняет, почему необходимо сводить их вместе. Комплекс динеин/динактин/BICD2 (DDB) также наблюдался с помощью негативного окрашивания ЭМ на микротрубочках. Это показывает, что связывающий конец груза (Rab6) BICD2 простирается через комплекс заостренного конца на противоположном конце от доменов мотора динеина. [25]

Функции

Динактин часто необходим для активности динеина [1] [3] и может рассматриваться как «рецептор динеина» [20] , который модулирует связывание динеина с клеточными органеллами , которые должны транспортироваться по микротрубочкам . [26] [27] Динактин также усиливает процессивность цитоплазматических моторов динеина [28] и кинезина -2. [29] Динактин участвует в различных процессах, таких как выравнивание хромосом и организация веретена [30] при делении клеток . [31] Динактин способствует фокусировке полюсов митотического веретена посредством его связывания с белком ядерного митотического аппарата ( NuMA ). [32] [33] Динактин также нацелен на кинетохор посредством связывания между DCTN2/динамитином и zw10 и играет роль в инактивации контрольной точки митотического веретена. [34] [35] Во время прометафазы динактин также помогает нацеливать полоподобную киназу 1 (Plk1) на кинетохоры через циклинзависимую киназу 1 (Cdk1)-фосфорилированную DCTN6/p27, которая участвует в правильном прикреплении микротрубочек к кинетохорам и привлечении белка контрольной точки сборки веретена Mad1 . [ 19] Кроме того, было показано, что динактин играет важную роль в поддержании положения ядра у дрозофилы , [36] данио-рерио [37] или у различных грибов . [38] [39] Динеин и динактин концентрируются на ядерной оболочке во время профазы и способствуют разрушению ядерной оболочки через свои субъединицы DCTN4/p62 и Arp11. [16] [14] Динактин также необходим для закрепления микротрубочек на центросомах и целостности центросом. [40] Дестабилизация центросомального пула динактина также вызывает аномальное разделение центриолей G1 и задержку входа в S-фазу, что позволяет предположить, что динактин способствует привлечению важных регуляторов клеточного цикла в центросомы. [41] Помимо транспортировки различных органелл в цитоплазме, динактин также связывает кинезин II с органеллами. [42]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcd Schroer TA (ноябрь 2004 г.). "Dynactin". Annual Review of Cell and Developmental Biology . 20 : 759– 79. doi :10.1146/annurev.cellbio.20.012103.094623. PMID  15473859.
  2. ^ Carter AP, Diamant AG, Urnavicius L (апрель 2016 г.). «Как динеин и динактин транспортируют грузы: структурная перспектива». Current Opinion in Structural Biology . 37 : 62–70 . doi :10.1016/j.sbi.2015.12.003. PMID  26773477.
  3. ^ ab Schroer TA, Sheetz MP (декабрь 1991 г.). «Два активатора транспорта везикул на основе микротрубочек». Журнал клеточной биологии . 115 (5): 1309– 18. doi :10.1083/jcb.115.5.1309. PMC 2289226. PMID  1835460 . 
  4. ^ Gill SR, Schroer TA, Szilak I, Steuer ER, Sheetz MP, Cleveland DW (декабрь 1991 г.). «Динактин, консервативный, повсеместно экспрессируемый компонент активатора подвижности пузырьков, опосредованной цитоплазматическим динеином». Журнал клеточной биологии . 115 (6): 1639– 50. doi :10.1083/jcb.115.6.1639. PMC 2289205. PMID  1836789. 
  5. ^ ab Schafer DA, Gill SR, Cooper JA, Heuser JE, Schroer TA (июль 1994). «Ультраструктурный анализ комплекса динактина: связанный с актином белок является компонентом филамента, напоминающего F-актин». Журнал клеточной биологии . 126 (2): 403– 12. doi : 10.1083 /jcb.126.2.403. PMC 2200042. PMID  7518465. 
  6. ^ Eckley DM, Gill SR, Melkonian KA, Bingham JB, Goodson HV, Heuser JE, Schroer TA (октябрь 1999 г.). «Анализ субкомплексов динактина выявляет новый белок, связанный с актином, связанный с заостренным концом минифиламента arp1». Журнал клеточной биологии . 147 (2): 307– 20. doi :10.1083/jcb.147.2.307. PMC 2174220. PMID  10525537 . 
  7. ^ abcdef Urnavicius L, Zhang K, Diamant AG, Motz C, Schlager MA, Yu M, Patel NA, Robinson CV, Carter AP (март 2015 г.). «Структура комплекса динактина и его взаимодействие с динеином». Science . 347 (6229): 1441– 1446. Bibcode :2015Sci...347.1441U. doi :10.1126/science.aaa4080. PMC 4413427 . PMID  25814576. 
  8. ^ Cheong FK, Feng L, Sarkeshik A, Yates JR, Schroer TA (июль 2014 г.). «Целостность динамина зависит от прямого связывания динамитина с Arp1». Молекулярная биология клетки . 25 (14): 2171– 80. doi : 10.1091 /mbc.E14-03-0842. PMC 4091830. PMID  24829381. 
  9. ^ Uetake Y, Terada Y, Matuliene J, Kuriyama R (май 2004 г.). «Взаимодействие Cep135 с субъединицей динактина p50 в центросомах млекопитающих». Подвижность клеток и цитоскелет . 58 (1): 53– 66. doi :10.1002/cm.10175. PMID  14983524.
  10. ^ Holleran EA, Tokito MK, Karki S, Holzbaur EL (декабрь 1996 г.). «Centractin (ARP1) ассоциируется со спектрином, раскрывая потенциальный механизм связывания динактина с внутриклеточными органеллами». The Journal of Cell Biology . 135 (6 Pt 2): 1815– 29. doi :10.1083/jcb.135.6.1815. PMC 2133946 . PMID  8991093. 
  11. ^ Holleran EA, Ligon LA, Tokito M, Stankewich MC, Morrow JS, Holzbaur EL (сентябрь 2001 г.). "beta III spectrin связывается с субъединицей Arp1 динактина". Журнал биологической химии . 276 (39): 36598– 605. doi : 10.1074/jbc.M104838200 . PMID  11461920.
  12. ^ Muresan V, Stankewich MC, Steffen W, Morrow JS, Holzbaur EL, Schnapp BJ (январь 2001 г.). «Динактин-зависимый, динеин-управляемый транспорт везикул в отсутствие мембранных белков: роль спектрина и кислых фосфолипидов». Molecular Cell . 7 (1): 173– 83. doi : 10.1016/S1097-2765(01)00165-4 . PMID  11172722.
  13. ^ Johansson M, Rocha N, Zwart W, Jordens I, Janssen L, Kuijl C, Olkkonen VM, Neefjes J (февраль 2007 г.). «Активация эндосомальных динеиновых моторов путем пошаговой сборки Rab7-RILP-p150Glued, ORP1L и рецептора betalll spectrin». The Journal of Cell Biology . 176 (4): 459– 71. doi :10.1083/jcb.200606077. PMC 2063981 . PMID  17283181. 
  14. ^ ab Salina D, Bodoor K, Eckley DM, Schroer TA, Rattner JB, Burke B (январь 2002 г.). «Цитоплазматический динеин как фактор, способствующий разрушению ядерной оболочки». Cell . 108 (1): 97– 107. doi : 10.1016/S0092-8674(01)00628-6 . PMID  11792324. S2CID  18798861.
  15. ^ Zhang J, Wang L, Zhuang L, Huo L, Musa S, Li S, Xiang X (июль 2008 г.). «Arp11 влияет на взаимодействие динеина и динактина и необходим для функции динеина в Aspergillus nidulans». Traffic . 9 (7): 1073– 87. doi :10.1111/j.1600-0854.2008.00748.x. PMC 2586032 . PMID  18410488. 
  16. ^ abc Yeh TY, Quintyne NJ, Scipioni BR, Eckley DM, Schroer TA (октябрь 2012 г.). «Комплекс с заостренным концом Dynactin является модулем нацеливания на груз». Молекулярная биология клетки . 23 (19): 3827– 37. doi :10.1091/mbc.E12-07-0496. PMC 3459859. PMID  22918948 . 
  17. ^ Кэтрин Дреруп, Эми Герберт, Келли Монк, Алекс Нечипорук, «Регуляция взаимодействия митохондрий и динактина и митохондриального ретроградного транспорта в аксонах»
  18. ^ Zhang J, Yao X, Fischer L, Abenza JF, Peñalva MA, Xiang X (июнь 2011 г.). «Субъединица p25 комплекса динактина необходима для взаимодействия динеина с ранней эндосомой». The Journal of Cell Biology . 193 (7): 1245–55 . doi :10.1083/jcb.201011022. PMC 3216330 . PMID  21708978. 
  19. ^ ab Yeh TY, Kowalska AK, Scipioni BR, Cheong FK, Zheng M, Derewenda U, Derewenda ZS, Schroer TA (апрель 2013 г.). «Динактин помогает нацеливать Polo-like kinase 1 на кинетохоры через свою левостороннюю бета-спиральную субъединицу p27». The EMBO Journal . 32 (7): 1023– 35. doi :10.1038/emboj.2013.30. PMC 3616283 . PMID  23455152. 
  20. ^ ab Vaughan KT, Vallee RB (декабрь 1995 г.). «Цитоплазматический динеин связывает динактин посредством прямого взаимодействия между промежуточными цепями и p150Glued». The Journal of Cell Biology . 131 (6 Pt 1): 1507– 16. doi :10.1083/jcb.131.6.1507. PMC 2120689 . PMID  8522607. 
  21. ^ Morgan JL, Song Y, Barbar E (ноябрь 2011 г.). «Структурная динамика и многорегиональные взаимодействия в распознавании динеина-динактина». Журнал биологической химии . 286 (45): 39349– 59. doi : 10.1074/jbc.M111.296277 . PMC 3234759. PMID  21931160 . 
  22. ^ Splinter D, Razafsky DS, Schlager MA, Serra-Marques A, Grigoriev I, Demmers J, Keijzer N, Jiang K, Poser I, Hyman AA, Hoogenraad CC , King SJ, Akhmanova A (ноябрь 2012 г.). «BICD2, dynactin и LIS1 взаимодействуют в регуляции набора динеина в клеточные структуры». Молекулярная биология клетки . 23 (21): 4226– 41. doi :10.1091/mbc.E12-03-0210. PMC 3484101 . PMID  22956769. 
  23. ^ Schlager MA, Hoang HT, Urnavicius L, Bullock SL, Carter AP (сентябрь 2014 г.). «In vitro восстановление высокопроцессивного рекомбинантного комплекса человеческого динеина». The EMBO Journal . 33 (17): 1855– 68. doi :10.15252/embj.201488792. PMC 4158905. PMID  24986880 . 
  24. ^ McKenney RJ, Huynh W, Tanenbaum ME, Bhabha G, Vale RD (июль 2014 г.). «Активация подвижности цитоплазматического динеина комплексами адаптеров динактин-груз». Science . 345 (6194): 337– 41. Bibcode :2014Sci...345..337M. doi :10.1126/science.1254198. PMC 4224444 . PMID  25035494. 
  25. ^ Chowdhury S, Ketcham SA, Schroer TA, Lander GC (апрель 2015 г.). «Структурная организация комплекса динеин-динактин, связанного с микротрубочками». Nature Structural & Molecular Biology . 22 (4): 345– 7. doi :10.1038/nsmb.2996. PMC 4385409 . PMID  25751425. 
  26. ^ Waterman-Storer CM, Karki SB, Kuznetsov SA, Tabb JS, Weiss DG, Langford GM, Holzbaur EL (октябрь 1997 г.). «Взаимодействие между цитоплазматическим динеином и динактином необходимо для быстрого аксонального транспорта». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 94 (22): 12180– 5. Bibcode : 1997PNAS...9412180W. doi : 10.1073/pnas.94.22.12180 . PMC 23743. PMID  9342383 . 
  27. ^ McGrail M, Gepner J, Silvanovich A, Ludmann S, Serr M, Hays TS (октябрь 1995 г.). «Регуляция функции цитоплазматического динеина in vivo комплексом Drosophila Glued». Журнал клеточной биологии . 131 (2): 411– 25. doi :10.1083/jcb.131.2.411. PMC 2199972. PMID  7593168 . 
  28. ^ King SJ, Schroer TA (январь 2000). «Динактин увеличивает процессивность цитоплазматического динеинового мотора». Nature Cell Biology . 2 (1): 20– 4. doi :10.1038/71338. PMID  10620802. S2CID  20349195.
  29. ^ Березук MA, Шрер TA (февраль 2007). «Динактин усиливает процессивность кинезина-2». Traffic . 8 (2): 124– 9. doi :10.1111/j.1600-0854.2006.00517.x. PMID  17181772. S2CID  46446471.
  30. ^ Echeverri CJ, Paschal BM, Vaughan KT, Vallee RB (февраль 1996 г.). «Молекулярная характеристика 50-кДа субъединицы динактина раскрывает функцию комплекса в выравнивании хромосом и организации веретена во время митоза». The Journal of Cell Biology . 132 (4): 617– 33. doi :10.1083/jcb.132.4.617. PMC 2199864 . PMID  8647893. 
  31. ^ Карки С., Хольцбаур Э.Л. (февраль 1999 г.). «Цитоплазматический динеин и динактин в клеточном делении и внутриклеточном транспорте». Current Opinion in Cell Biology . 11 (1): 45–53 . doi : 10.1016/S0955-0674(99)80006-4 . PMID  10047518.
  32. ^ Gaglio T, Saredi A, Bingham JB, Hasbani MJ, Gill SR, Schroer TA, Compton DA (октябрь 1996 г.). «Для организации полюса митотического веретена млекопитающих требуются противоположные двигательные активности». Журнал клеточной биологии . 135 (2): 399– 414. doi :10.1083/jcb.135.2.399. PMC 2121053. PMID 8896597  . 
  33. ^ Merdes A, Heald R, Samejima K, Earnshaw WC, Cleveland DW (май 2000). «Формирование полюсов веретена с помощью динеин/динактин-зависимого транспорта NuMA». Журнал клеточной биологии . 149 (4): 851– 62. doi :10.1083/jcb.149.4.851. PMC 2174573. PMID  10811826 . 
  34. ^ Howell BJ, McEwen BF, Canman JC, Hoffman DB, Farrar EM, Rieder CL, Salmon ED (декабрь 2001 г.). «Цитоплазматический динеин/динактин управляет транспортом белка кинетохора к полюсам веретена и играет роль в инактивации контрольной точки митотического веретена». Журнал клеточной биологии . 155 (7): 1159– 72. doi :10.1083/jcb.200105093. PMC 2199338. PMID 11756470  . 
  35. ^ Starr DA, Williams BC, Hays TS, Goldberg ML (август 1998 г.). «ZW10 помогает привлекать динактин и динеин в кинетохор». Журнал клеточной биологии . 142 (3): 763–74 . doi :10.1083/jcb.142.3.763. PMC 2148168. PMID  9700164 . 
  36. ^ Whited JL, Cassell A, Brouillette M, Garrity PA (октябрь 2004 г.). «Динактин необходим для поддержания ядерной позиции в постмитотических фоторецепторных нейронах Drosophila». Development . 131 (19): 4677– 86. doi :10.1242/dev.01366. PMC 2714772 . PMID  15329347. 
  37. ^ Tsujikawa M, Omori Y, Biyanwila J, Malicki J (сентябрь 2007 г.). «Механизм позиционирования клеточного ядра в фоторецепторах позвоночных». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (37): 14819– 24. Bibcode : 2007PNAS..10414819T . doi : 10.1073/pnas.0700178104 . PMC 1976238. PMID  17785424. 
  38. ^ Xiang X, Han G, Winkelmann DA, Zuo W, Morris NR (май 2000 г.). «Динамика цитоплазматического динеина в живых клетках и влияние мутации в комплексе динактина актин-родственного белка Arp1». Current Biology . 10 (10): 603– 6. Bibcode :2000CBio...10..603X. doi : 10.1016/S0960-9822(00)00488-7 . PMID  10837229. S2CID  29254054.
  39. ^ Bruno KS, Tinsley JH, Minke PF, Plamann M (май 1996). «Генетические взаимодействия между цитоплазматическими динеином, динактином и мутантами ядерного распределения Neurospora crassa». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 93 (10): 4775– 80. Bibcode : 1996PNAS...93.4775B. doi : 10.1073 /pnas.93.10.4775 . PMC 39355. PMID  8643479. 
  40. ^ Quintyne NJ, Gill SR, Eckley DM, Crego CL, Compton DA, Schroer TA (октябрь 1999 г.). «Динактин необходим для закрепления микротрубочек в центросомах». Журнал клеточной биологии . 147 (2): 321– 34. doi :10.1083/jcb.147.2.321. PMC 2174233. PMID  10525538. 
  41. ^ Quintyne NJ, Schroer TA (октябрь 2002 г.). «Различные зависимые от клеточного цикла роли динактина и динеина в центросомах». Журнал клеточной биологии . 159 (2): 245–54 . doi :10.1083/jcb.200203089. PMC 2173046. PMID  12391026 . 
  42. ^ Deacon SW, Serpinskaya AS, Vaughan PS, Lopez Fanarraga M, Vernos I, Vaughan KT, Gelfand VI (февраль 2003 г.). «Динактин необходим для двунаправленного транспорта органелл». The Journal of Cell Biology . 160 (3): 297– 301. doi :10.1083/jcb.200210066. PMC 2172679. PMID  12551954 . 

Дальнейшее чтение

  • «Расстройство головного мозга предполагает, что в основе многих нейродегенеративных заболеваний может лежать общий механизм». 11 января 2009 г.
В статье использован текст из общедоступных источников Pfam и InterPro : IPR008603
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Dynactin&oldid=1266565168"