Dinein - Dynein
Dinein ailesidir hücre iskeleti motor proteinlerin boyunca hareket mikrotubül içinde hücreler . Onlar depolanan kimyasal enerjiyi dönüştürmek ATP için mekanik işleri . Dinein çeşitli hücresel kargoları taşıyan , kuvvetlerini ve önemli yer değiştirmelere sağlar mitoz ve ökaryotik temposuna tahrik silya ve flagella . Tüm bu işlevler, dynein'in retrograd taşıma olarak bilinen mikrotübüllerin eksi ucuna doğru hareket etme yeteneğine dayanır , bu nedenle bunlara "eksi uca yönlendirilmiş motorlar" denir. Buna karşılık, çoğu kinesin motor proteini, mikrotübüllerin artı ucuna doğru hareket eder.
sınıflandırma
| Dynein ağır zinciri, N-terminal bölgesi 1 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| tanımlayıcılar | |||||||||
| Sembol | DHC_N1 | ||||||||
| Pfam | PF08385 | ||||||||
| InterPro | IPR013594 | ||||||||
| |||||||||
| Dynein ağır zinciri, N-terminal bölgesi 2 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| tanımlayıcılar | |||||||||
| Sembol | DHC_N2 | ||||||||
| Pfam | PF08393 | ||||||||
| InterPro | IPR013602 | ||||||||
| |||||||||
| Dynein ağır zinciri ve dynein motorunun D6 bölgesi | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| tanımlayıcılar | |||||||||
| Sembol | Dynein_heavy | ||||||||
| Pfam | PF03028 | ||||||||
| InterPro | IPR004273 | ||||||||
| |||||||||
| Dynein hafif ara zincir (DLIC) | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| tanımlayıcılar | |||||||||||
| Sembol | DLIC | ||||||||||
| Pfam | PF05783 | ||||||||||
| Pfam klanı | CL0023 | ||||||||||
| |||||||||||
| Dynein hafif zincir tip 1 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 bağlı bir peptit ile insan pin/lc8 dimerinin yapısı
| |||||||||
| tanımlayıcılar | |||||||||
| Sembol | Dynein_light | ||||||||
| Pfam | PF01221 | ||||||||
| InterPro | IPR001372 | ||||||||
| PROZİT | PDOC00953 | ||||||||
| SCOP2 | 1bkq / KAPSAM / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| birlikte gösterim | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Roadblock/LC7 proteininin yapısı - RCSB PDB 1y4o
| |||||||||
| tanımlayıcılar | |||||||||
| Sembol | Robl1, Robl2 | ||||||||
| Pfam | PF03259 | ||||||||
| InterPro | IPR016561 | ||||||||
| SCOP2 | 1y4o / KAPSAM / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
Dyneinler iki gruba ayrılabilir: siliyer veya flagellar dineinler olarak da adlandırılan sitoplazmik dineinler ve aksonemal dineinler.
- aksonal
- sitoplazmik
İşlev
Axonemal dynein mikrotübüller kaymasına sebep axonemes ait silya ve flagella ve sadece bu yapılara sahip hücrelerde bulunur.
Tüm hayvan hücrelerinde ve muhtemelen bitki hücrelerinde de bulunan sitoplazmik dinein, organel taşınması ve sentrozom montajı gibi hücrenin hayatta kalması için gerekli işlevleri yerine getirir . Sitoplazmik dinein hareket processively mikrotübül boyunca; yani, saplarından biri veya diğeri, her zaman mikrotübüle bağlıdır, böylece dynein, ayrılmadan bir mikrotübül boyunca önemli bir mesafe "yürüyebilir".
Sitoplazmik dynein, Golgi kompleksini ve diğer organelleri hücrede konumlandırmaya yardımcı olur . Ayrıca endoplazmik retikulum , endozomlar ve lizozomlar tarafından yapılan veziküller gibi hücre fonksiyonu için gerekli kargonun taşınmasına da yardımcı olur (Karp, 2005). Dynein, kromozomların hareketinde ve hücre bölünmesi için mitotik iğlerin konumlandırılmasında rol oynar . Dinein boyunca organeller, veziküller ve muhtemelen mikrotübül fragmanlarını taşıyan akson arasında nöronlar retrograd olarak adlandırılan bir süreç, hücre gövdesine doğru axoplasmic taşıma .
Mitotik iğ konumlandırma
Sitoplazmik dynein , hücre korteksine demirleyerek ve sentrozomdan çıkan astral mikrotübülleri çekerek iğyi sitokinez bölgesinde konumlandırır . MIT'de doktora sonrası öğrencisi olan Tomomi Kiyomitsu, mitoz metafazı sırasında hücrenin ortasındaki kromozomların hizalanmasında dyneinin bir motor protein olarak nasıl bir rolü olduğunu keşfetti. Dynein, mikrotübülleri ve kromozomları hücrenin bir ucuna çeker. Mikrotübüllerin ucu hücre zarına yaklaştığında, dyneini hücrenin diğer tarafına gönderen kimyasal bir sinyal yayarlar. Bunu tekrar tekrar yapar, böylece kromozomlar mitozda gerekli olan hücrenin merkezinde biter. Tomurcuklanan maya, bu süreci incelemek için güçlü bir model organizma olmuştur ve dyneinin astral mikrotübüllerin artı uçlarını hedef aldığını ve bir boşaltma mekanizması yoluyla hücre korteksine iletildiğini göstermiştir.
viral replikasyon
Dynein ve kinesin , viral replikasyon sürecine aracılık etmek için virüsler tarafından kullanılabilir. Birçok virüs, hücre zarını geçtikten sonra nükleik asit/protein çekirdeklerini hücre içi replikasyon bölgelerine taşımak için mikrotübül taşıma sistemini kullanır. Virüsün motora özgü bağlanma bölgeleri hakkında pek bir şey bilinmemekle birlikte, bazı virüslerin prolin bakımından zengin sekanslar (virüsler arasında farklılık gösteren) içerdiği bilinmektedir; bunlar, çıkarıldığında dynactin bağlanmasını, akson taşınmasını (kültürde) ve beyindeki nöroinvazyonu azaltır. canlı. Bu, prolin açısından zengin sekansların, dyneini birlikte seçen önemli bir bağlanma bölgesi olabileceğini düşündürmektedir.
Yapı
Dynein motorunun her bir molekülü, birçok küçük polipeptit alt biriminden oluşan karmaşık bir protein düzeneğidir . Sitoplazmik ve aksonemal dinein aynı bileşenlerin bazılarını içerir, ancak aynı zamanda bazı benzersiz alt birimler de içerirler.
sitoplazmik dinein
Yaklaşık 1.5 megadaltonluk (MDa) bir moleküler kütleye sahip olan sitoplazmik dinein, yaklaşık on iki polipeptit alt birimi içeren bir dimer dimeridir: iki özdeş "ağır zincir", kütle olarak 520 kDa, ATPaz aktivitesini içerir ve bu nedenle aşağıdakilerden sorumludur: mikrotübül boyunca hareket üretmek; dyneini kargosuna tutturduğuna inanılan iki 74 kDa ara zincir; iki 53-59 kDa hafif ara zincir; ve birkaç hafif zincir.
Her dynein ağır zincirinin kuvvet üreten ATPaz aktivitesi, diğer AAA proteinleriyle ilişkili olan büyük çörek şeklindeki "kafasında" bulunurken, kafadan gelen iki çıkıntı onu diğer sitoplazmik yapılara bağlar. Bir çıkıntı, sarmal bobin sapı, tekrarlanan bir ayrılma ve yeniden bağlanma döngüsü yoluyla mikrotübülün yüzeyine bağlanır ve "yürür" . Diğer çıkıntı, uzatılmış kuyruk, yüküne dynein bağlayan hafif ara, orta ve hafif zincir alt birimlerine bağlanır. Komple sitoplazmik dynein motorundaki eşleştirilmiş ağır zincirlerin değişken aktivitesi, tek bir dinein molekülünün, tamamen ayrılmadan bir mikrotübül boyunca önemli bir mesafe "yürüyerek" yükünü taşımasını sağlar.
Dyneinin apo durumunda, motor nükleotit içermez, AAA alan halkası açık bir konformasyonda bulunur ve MTBD yüksek afinite durumunda bulunur. AAA alanları hakkında pek çok şey bilinmemektedir, ancak AAA1, dynein içindeki ATP hidrolizinin birincil bölgesi olarak iyi bilinmektedir. ATP, AAA1'e bağlandığında, AAA etki alanı halkasının "kapalı" konfigürasyona, payandanın hareketine ve bağlayıcıda konformasyonel bir değişikliğe yönelik bir konformasyonel değişiklik başlatır. Bağlayıcı bükülür ve AAA1'e bağlı kalırken AAA5'ten AAA2'ye geçer. Saptan bağlı bir alfa- heliks payanda tarafından çekilir, sarmalı sarmal-sarmal ortağına göre yedili tekrarın yarısı kadar kaydırır ve sapı kırar. Sonuç olarak, dyneinin MTBD'si düşük afinite durumuna girerek motorun yeni bağlanma bölgelerine hareket etmesine izin verir. ATP'nin hidrolizini takiben, sap döner ve dyneini MT boyunca daha fazla hareket ettirir. Fosfatın salınması üzerine, MTBD yüksek afinite durumuna döner ve MT'yi yeniden bağlayarak güç darbesini tetikler. Bağlayıcı düz bir şekle döner ve AAA2'den AAA5'e geri döner ve güç darbesiyle elde edilen en büyük dynein yer değiştirmesini üreten bir kaldıraç hareketi yaratır. "açık" yapılandırma.
Maya dinein bağlanmasıyla Ancak Metazoan'da olarak, sitoplazmik dinein aktif olmalıdır, sökülmesine gerek mikrotübül birlikte yürüyebilir dinaktin için gerekli olan başka bir çok alt proteini mitoz ve bir kargo adaptörü. Dynein, dynactin ve bir kargo adaptörü içeren tri-kompleks, ultra işlemlidir ve kargonun hücre içi hedefine ulaşmak için ayrılmadan uzun mesafeler yürüyebilir. Şimdiye kadar tanımlanan kargo adaptörleri arasında BicD2 , Hook3 , FIP3 ve Spindly bulunur. Ras süper ailesinin bir üyesi olan hafif ara zincir, birkaç kargo adaptörünün dynein motoruna bağlanmasına aracılık eder. Diğer kuyruk alt birimleri de dynein-dynactin-BicD2'nin düşük çözünürlüklü yapısında kanıtlandığı gibi bu etkileşimi kolaylaştırmaya yardımcı olabilir.
Dynein için hücreler içindeki motor düzenlemenin ana biçimlerinden biri dynactin'dir. Hemen hemen tüm sitoplazmik dinein fonksiyonları için gerekli olabilir. Şu anda, en iyi çalışılmış dynein ortağıdır. Dynactin, sitoplazmik dineine bağlanarak hücre boyunca hücre içi taşınmaya yardımcı olan bir proteindir. Dynactin, diğer proteinlerin bağlanması için bir iskele görevi görebilir. Aynı zamanda, dynein'i olması gereken yere yerleştiren bir işe alma faktörü olarak da işlev görür. Kinesin-2'yi düzenleyebileceğini düşündüren bazı kanıtlar da vardır. Dynactin kompleksi, en büyüğü p150(Yapıştırılmış) olan 20'den fazla alt birimden oluşur. Dynactinin tek başına motorun hızını etkilediğine dair kesin bir kanıt yoktur. Bununla birlikte, motorun işlenebilirliğini etkiler. Bağlanma düzenlemesi muhtemelen allosteriktir: deneyler, dynein motorunun işlenebilirliğinde sağlanan geliştirmelerin, mikrotübüllere p150 alt birim bağlama alanına bağlı olmadığını göstermiştir.
aksonemal dinein
Axonemal dyneins ya bir, iki ya da üç özdeş olmayan ağır zincir (organizma ve konumuna bağlı olarak içeren çoklu formlarda gelir cilium ). Her bir ağır zincir, diğer AAA proteinlerine benzediğine inanılan halka şeklinde bir yapıya , mikrotübüle bağlanan sarmal bir bobin "sapına" ve komşu bir uca bağlanan uzatılmış bir kuyruğa (veya "sap") sahip küresel bir motor alanına sahiptir. aynı aksoneme ait mikrotübül . Böylece her bir dynein molekülü, siliyer aksonemin iki bitişik mikrotübülü arasında bir çapraz köprü oluşturur. Harekete neden olan "güç darbesi" sırasında, AAA ATPase motor alanı, mikrotübül bağlama sapının kargo bağlama kuyruğuna göre dönmesine neden olan bir konformasyonel değişikliğe uğrar ve bunun sonucunda bir mikrotübül diğerine göre kayar (Karp, 2005). Bu kayma, kirpiklerin hücreyi veya diğer parçacıkları yenmesi ve itmesi için gereken bükülme hareketini üretir. Zıt yönlerde hareketten sorumlu dinein molekül grupları muhtemelen koordineli bir şekilde aktive ve inaktive edilir, böylece kirpikler veya flagella ileri geri hareket edebilir. Radyal kol bu hareketi senkronize yapıların (veya bir) olarak önerilmiştir.
Aksonemal dinein aktivitesinin düzenlenmesi, flagellar vuruş frekansı ve kirpikler dalga formu için kritik öneme sahiptir. Aksonemal dinein düzenleme modları fosforilasyon, redoks ve kalsiyumu içerir. Aksonem üzerindeki mekanik kuvvetler ayrıca aksonemal dynein fonksiyonunu da etkiler. Aksonemal dineinin iç ve dış kollarının ağır zincirleri, mikrotübül kayma hızını kontrol etmek için fosforile/defosforile edilir. Diğer aksonemal dynein kollarıyla ilişkili tiyoredoksinler, dyneinin aksonemde nereye bağlandığını düzenlemek için oksitlenir/indirgenir. Dış aksonemal dynein kollarının merkezi ve bileşenleri, kalsiyum konsantrasyonundaki dalgalanmaları tespit eder. Kalsiyum dalgalanmaları, silia dalga biçimini ve flagellar vuruş frekansını değiştirmede önemli bir rol oynar (King, 2012).
Tarih
Silia ve flagellanın hareketinden sorumlu protein ilk olarak 1963 yılında keşfedilmiş ve dynein olarak adlandırılmıştır (Karp, 2005). 20 yıl sonra, flagellar dyneinin keşfinden beri var olduğundan şüphelenilen sitoplazmik dinein izole edildi ve tanımlandı (Karp, 2005).
Mayoz bölünme sırasında kromozom ayrımı
Ayrılması homolog kromozom hücrenin karşıt kutuplarına ilk bölümü sırasında meydana mayoz . Normal bir kromozom tamamlayıcısı olan haploid mayotik ürünler üretmek için uygun ayrılma esastır . Chiasmata'nın oluşumu (çapraz rekombinasyon olayları) genellikle uygun ayrışmayı kolaylaştırıyor gibi görünmektedir. Bununla birlikte, fisyon mayasında Schizosaccharomyces pombe , chiasmata olmadığında, dynein ayrışmayı teşvik eder. Dyneinin motor alt birimi olan Dhc1, chiasmata'nın hem varlığında hem de yokluğunda kromozomal segregasyon için gereklidir. Dynein hafif zincir Dlc1 proteini ayrıca, özellikle chiasmata olmadığında segregasyon için gereklidir.
Ayrıca bakınız
Referanslar
daha fazla okuma
- Karp G (2005). Hücre ve Moleküler Biyoloji: Kavramlar ve Deneyler (4. baskı). Hoboken, NJ: John Wiley ve Oğulları. s. 346–358 . ISBN'si 978-0-471-19279-4.
- Schroer TA (2004). "Dinaktin". Hücre ve Gelişim Biyolojisinin Yıllık Gözden Geçirilmesi . 20 : 759-79. doi : 10.1146/annurev.cellbio.20.012103.094623 . PMID 15473859 .
Dış bağlantılar
- Ökaryotik Doğrusal Motif kaynak motif sınıfı LIG_Dynein_DLC8_1
- Ron Vale'nin Semineri: "Moleküler Motor Proteinler"
- Dynein ABD Ulusal Tıp Kütüphanesinde Tıbbi Konu Başlıkları (MeSH)
- AT 3.6.4.2