Динактин

Динактин комплекс из 23 субъединиц представляет собой белковый , который действует как кофактор -1 микротрубочек моторного цитоплазматического динеина . Он построен вокруг короткой нити родственного актину белка-1 ( Arp1 ). [1] [2]
Открытие
[ редактировать ]Динактин был идентифицирован как активность, которая позволяет очищенному цитоплазматическому динеину перемещать мембранные везикулы вдоль микротрубочек in vitro. [3] Было показано, что он представляет собой мультибелковый комплекс и назван «динактин» из-за его роли дина активации в . [4]
Основные особенности динактина были визуализированы с помощью ротационной теневой электронной микроскопии быстрого замораживания, глубокого травления . Он выглядит как короткая нить длиной 37 нм, напоминающая F-актин, плюс более тонкое, латерально ориентированное плечо. [5] Мечение антителами использовали для картирования местоположения субъединиц динактина. [5] [6]
Структура
[ редактировать ]Динактин состоит из трех основных структурных доменов: (1) боковое плечо: DCTN1 /p150Glued, DCTN2 /p50/dynamitin, DCTN3 /p24/p22; (2) нить Arp1: ACTR1A /Arp1/центрактин, актин , CapZ ; и (3) комплекс с заостренным концом: Actr10 /Arp11, DCTN4 /p62, DCTN5 /p25 и DCTN6 /p27. [1]
Крио-ЭМ структура 4Å динактина [7] выявили, что его филамент содержит восемь молекул Arp1, один β-актин и один Arp11. В комплексе с заостренным концом p62/ DCTN4 связывается с Arp11 и β-актином, а p25 и p27 связываются как с p62, так и с Arp11. На зазубренном конце кэпирующий белок (CapZαβ) связывает нить Arp1 таким же образом, как он связывает актин, хотя и с большей комплементарностью зарядов, 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 наматываются друг на друга и контактируют с нитью Arp1. [7] N-концы p50/ DCTN2 выходят из плеча и покрывают нить, обеспечивая механизм контроля длины нити. [7] С-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 С-концевые хвосты микротрубочек и микротрубочки плюс связывающий концы белок EB1. За ним следует основная область, также участвующая в связывании микротрубочек, загнутая назад спиральная спираль (CC1), межспиральный домен (ICD) и второй спиральный домен (CC2). [7] Приклеенный рычаг p150 можно пристыковать к боковой стороне комплекса нити Arp1 и заостренного конца. [7]
DCTN2 (динамитин) также участвует в прикреплении микротрубочек к центросомам и может играть роль в синапсов формировании во время развития мозга . [9] Arp1 был предложен в качестве домена для связывания динактина с мембранными везикулами (такими как Гольджи или поздние эндосомы ) посредством его ассоциации с β- спектрином . [10] [11] [12] [13] Было показано, что комплекс заостренного конца (PEC) участвует в избирательном связывании груза. Субъединицы PEC p62/ DCTN4 и Arp11/ Actr10 необходимы для целостности динактинового комплекса и нацеливания динактина/динеина на ядерную оболочку перед митозом. [14] [15] [16] Было задокументировано, что Actr10 вместе с Drp1 (родственный динамину белок 1) жизненно важен для прикрепления митохондрий к динактиновому комплексу. [17] Динактин p25/ DCTN5 и p27/ DCTN6 не являются существенными для целостности динактинового комплекса, 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
[ редактировать ]Сообщалось, что динеин и динактин взаимодействуют напрямую путем связывания промежуточных цепей динеина с p150. Клееный . [20] Сродство этого взаимодействия составляет около 3,5 мкм. [21] Динеин и динактин не взаимодействуют вместе в градиенте сахарозы, но могут быть индуцированы с образованием плотного комплекса в присутствии 400 N-концевых аминокислот Bicaudal D2 (BICD2), карго-адаптера, который связывает динеин и динактин с производным аппарата Гольджи. везикулы. [22] В присутствии BICD2 динактин связывается с динеином и активирует его перемещение на большие расстояния по микротрубочкам. [23] [24]
Крио-ЭМ структура динеина, динактина и BICD2. [7] показали, что спиральная катушка BICD2 проходит вдоль нити динактина. Хвост динеина также связывается с нитью Arp1, располагаясь в том же месте, которое миозин использует для связывания актина. Все контакты между динеиновым хвостом и динактином связаны с BICD, что объясняет, почему необходимо соединить их вместе. Комплекс динеин/динактин/BICD2 (DDB) также наблюдался методом отрицательного окрашивания ЭМ на микротрубочках. Это показывает, что конец BICD2, связывающий груз (Rab6), проходит через заостренный концевой комплекс на противоположном конце вдали от динеиновых моторных доменов. [25]
Функции
[ редактировать ]Динактин часто необходим для активности динеина. [1] [3] и его можно рассматривать как «рецептор динеина». [20] который модулирует связывание динеина с клеточными органеллами , которые должны транспортироваться по микротрубочкам . [26] [27] Динактин также усиливает процессивность цитоплазматического динеина. [28] и кинезин -2 моторы. [29] Динактин участвует в различных процессах, таких как выравнивание хромосом и организация веретена. [30] в делении клеток . [31] Динактин способствует фокусировке полюса митотического веретена посредством его связывания с белком ядерного митотического аппарата ( NuMA ). [32] [33] Динактин также нацеливается 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 поло-подобную киназу 1 (Plk1) на кинетохоры через циклин-зависимую киназу 1 (Cdk1)-фосфорилированную DCTN6/p27, которая участвует в правильном прикреплении микротрубочек к кинетохорам и рекрутировании белка контрольной точки сборки веретена Mad1 . [19] Кроме того, было показано, что динактин играет важную роль в поддержании положения ядра у дрозофилы . [36] данио [37] или в разных грибах . [38] [39] Динеин и динактин концентрируются на ядерной оболочке во время профазы и способствуют разрушению ядерной оболочки посредством своих субъединиц DCTN4/p62 и Arp11. [16] [14] Динактин также необходим для микротрубочек закрепления на центросомах и целостности центросом. [40] Дестабилизация центросомного пула динактина также вызывает аномальное разделение центриолей G1 и задержку входа в S-фазу, указывая тем самым, что динактин способствует рекрутированию важных регуляторов клеточного цикла в центросомы. [41] Помимо транспорта различных органелл в цитоплазме, динактин также связывает кинезин II с органеллами. [42]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д Шрёр Т.А. (ноябрь 2004 г.). «Динактин». Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития . 20 : 759–79. doi : 10.1146/annurev.cellbio.20.012103.094623 . ПМИД 15473859 .
- ^ Картер А.П., Диамант АГ, Урнавичюс Л. (апрель 2016 г.). «Как динеин и динактин транспортируют грузы: структурная перспектива». Современное мнение в области структурной биологии . 37 : 62–70. дои : 10.1016/j.sbi.2015.12.003 . ПМИД 26773477 .
- ^ Перейти обратно: а б Шрер Т.А., член парламента Шитца (декабрь 1991 г.). «Два активатора везикулярного транспорта на основе микротрубочек» . Журнал клеточной биологии . 115 (5): 1309–18. дои : 10.1083/jcb.115.5.1309 . ПМК 2289226 . ПМИД 1835460 .
- ^ Гилл С.Р., Шрёр Т.А., Силак И., Стойер Э.Р., Шитц М.П., Кливленд Д.В. (декабрь 1991 г.). «Динактин, консервативный, повсеместно экспрессируемый компонент активатора подвижности везикул, опосредованный цитоплазматическим динеином» . Журнал клеточной биологии . 115 (6): 1639–50. дои : 10.1083/jcb.115.6.1639 . ПМК 2289205 . ПМИД 1836789 .
- ^ Перейти обратно: а б Шафер Д.А., Гилл С.Р., Купер Дж.А., Хойзер Дж.Е., Шроер Т.А. (июль 1994 г.). «Ультраструктурный анализ динактинового комплекса: родственный актину белок является компонентом нити, напоминающей F-актин» . Журнал клеточной биологии . 126 (2): 403–12. дои : 10.1083/jcb.126.2.403 . ПМК 2200042 . ПМИД 7518465 .
- ^ Экли Д.М., Гилл С.Р., Мелконян К.А., Бингхэм Дж.Б., Гудсон Х.В., Хойзер Дж.Е., Шроер Т.А. (октябрь 1999 г.). «Анализ субкомплексов динактина выявил новый родственный актину белок, связанный с заостренным концом минифиламента arp1» . Журнал клеточной биологии . 147 (2): 307–20. дои : 10.1083/jcb.147.2.307 . ПМК 2174220 . ПМИД 10525537 .
- ^ Чеонг Ф.К., Фэн Л., Саркешик А., Йейтс-младший, Шрёр Т.А. (июль 2014 г.). «Целостность динактина зависит от прямого связывания динамитина с Arp1» . Молекулярная биология клетки . 25 (14): 2171–80. doi : 10.1091/mbc.E14-03-0842 . ПМК 4091830 . ПМИД 24829381 .
- ^ Уэтаке Ю, Терада Ю, Матулин Дж, Курияма Р (май 2004 г.). «Взаимодействие Cep135 с субъединицей динактина p50 в центросомах млекопитающих». Подвижность клеток и цитоскелет . 58 (1): 53–66. дои : 10.1002/см.10175 . ПМИД 14983524 .
- ^ Холлеран Э.А., Токито М.К., Карки С., Хольцбаур Э.Л. (декабрь 1996 г.). «Центрактин (ARP1) связывается со спектрином, открывая потенциальный механизм связи динактина с внутриклеточными органеллами» . Журнал клеточной биологии . 135 (6, часть 2): 1815–29. дои : 10.1083/jcb.135.6.1815 . ПМК 2133946 . ПМИД 8991093 .
- ^ Холлеран Э.А., Лигон Л.А., Токито М., Станкевич М.С., Морроу Дж.С., Хольцбаур Э.Л. (сентябрь 2001 г.). «бета III-спектрин связывается с субъединицей Arp1 динактина» . Журнал биологической химии . 276 (39): 36598–605. дои : 10.1074/jbc.M104838200 . ПМИД 11461920 .
- ^ Муресан В., Станкевич М.С., Штеффен В., Морроу Дж.С., Хольцбаур Э.Л., Шнапп Б.Дж. (январь 2001 г.). «Динактин-зависимый, управляемый динеином транспорт везикул в отсутствие мембранных белков: роль спектрина и кислых фосфолипидов» . Молекулярная клетка . 7 (1): 173–83. дои : 10.1016/S1097-2765(01)00165-4 . ПМИД 11172722 .
- ^ Йоханссон М., Роша Н., Цварт В., Йорденс И., Янссен Л., Куйл С., Олкконен В.М., Нефьес Дж. (февраль 2007 г.). «Активация эндосомальных динеиновых моторов путем поэтапной сборки Rab7-RILP-p150Glued, ORP1L и рецептора betalll спектрина» . Журнал клеточной биологии . 176 (4): 459–71. дои : 10.1083/jcb.200606077 . ПМК 2063981 . ПМИД 17283181 .
- ^ Перейти обратно: а б Салина Д., Бодур К., Экли Д.М., Шрёр Т.А., Раттнер Дж.Б., Берк Б. (январь 2002 г.). «Цитоплазматический динеин как фактор разрушения ядерной оболочки» . Клетка . 108 (1): 97–107. дои : 10.1016/S0092-8674(01)00628-6 . ПМИД 11792324 . S2CID 18798861 .
- ^ Чжан Дж., Ван Л., Чжуан Л., Хо Л., Муса С., Ли С., Сян Икс (июль 2008 г.). «Arp11 влияет на взаимодействие динеин-динактин и необходим для функции динеина в Aspergillus nidulans» . Трафик . 9 (7): 1073–87. дои : 10.1111/j.1600-0854.2008.00748.x . ПМК 2586032 . ПМИД 18410488 .
- ^ Перейти обратно: а б с Да Тай, Квинтайн Нью-Джерси, Сципиони Б.Р., Экли Д.М., Шрёр Т.А. (октябрь 2012 г.). «Остроконечный комплекс Динактина представляет собой модуль наведения на груз» . Молекулярная биология клетки . 23 (19): 3827–37. дои : 10.1091/mbc.E12-07-0496 . ПМЦ 3459859 . ПМИД 22918948 .
- ^ Кэтрин Дреруп, Эми Герберт, Келли Монк, Алекс Нечипорук, «Регуляция взаимодействия митохондрий и динактина и ретроградный транспорт митохондрий в аксонах»
- ^ Чжан Дж., Яо X, Фишер Л., Абенза Дж. Ф., Пеньяльва М. А., Сян X (июнь 2011 г.). «Субъединица p25 динактинового комплекса необходима для взаимодействия динеина с ранними эндосомами» . Журнал клеточной биологии . 193 (7): 1245–55. дои : 10.1083/jcb.201011022 . ПМК 3216330 . ПМИД 21708978 .
- ^ Перейти обратно: а б Йе Т., Ковальска А.К., Сципиони Б.Р., Чонг Ф.К., Чжэн М., Деревенда Ю, Деревенда З.С., Шрёр Т.А. (апрель 2013 г.). «Динактин помогает нацелить Поло-подобную киназу 1 на кинетохоры через свою левостороннюю бета-спиральную субъединицу р27» . Журнал ЭМБО . 32 (7): 1023–35. дои : 10.1038/emboj.2013.30 . ПМЦ 3616283 . ПМИД 23455152 .
- ^ Перейти обратно: а б Воган К.Т., Валле РБ (декабрь 1995 г.). «Цитоплазматический динеин связывает динактин посредством прямого взаимодействия между промежуточными цепями и p150Glued» . Журнал клеточной биологии . 131 (6 Пт 1): 1507–16. дои : 10.1083/jcb.131.6.1507 . ПМК 2120689 . ПМИД 8522607 .
- ^ Морган Дж.Л., Сонг Ю, Барбар Э (ноябрь 2011 г.). «Структурная динамика и многорегиональные взаимодействия в распознавании динеин-динактина» . Журнал биологической химии . 286 (45): 39349–59. дои : 10.1074/jbc.M111.296277 . ПМЦ 3234759 . ПМИД 21931160 .
- ^ Сплинтер Д., Разафски Д.С., Шлагер М.А., Серра-Маркес А, Григорьев И., Деммерс Дж., Кейзер Н., Цзян К., Позер И., Хайман А.А., Хугенраад К.С. , Кинг С.Дж., Ахманова А. (ноябрь 2012 г.). «BICD2, динактин и LIS1 взаимодействуют в регуляции рекрутирования динеина в клеточные структуры» . Молекулярная биология клетки . 23 (21): 4226–41. doi : 10.1091/mbc.E12-03-0210 . ПМЦ 3484101 . ПМИД 22956769 .
- ^ Шлагер М.А., Хоанг Х.Т., Урнавичус Л., Буллок С.Л., Картер А.П. (сентябрь 2014 г.). «Восстановление in vitro высокопроцессивного рекомбинантного динеинового комплекса человека» . Журнал ЭМБО . 33 (17): 1855–68. дои : 10.15252/embj.201488792 . ПМК 4158905 . ПМИД 24986880 .
- ^ Маккенни Р.Дж., Хьюн В., Таненбаум М.Э., Бхабха Дж., Вейл Р.Д. (июль 2014 г.). «Активация подвижности цитоплазматического динеина комплексами динактин-груз-адаптер» . Наука . 345 (6194): 337–41. Бибкод : 2014Sci...345..337M . дои : 10.1126/science.1254198 . ПМЦ 4224444 . ПМИД 25035494 .
- ^ Чоудхури С., Кетчам С.А., Шрёр Т.А., Ландер Г.К. (апрель 2015 г.). «Структурная организация комплекса динеин-динактин, связанного с микротрубочками» . Структурная и молекулярная биология природы . 22 (4): 345–7. дои : 10.1038/nsmb.2996 . ПМЦ 4385409 . ПМИД 25751425 .
- ^ Уотерман-Сторер CM, Карки С.Б., Кузнецов С.А., Табб Дж.С., Вайс Д.Г., Лэнгфорд Г.М., Хольцбаур Э.Л. (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. Бибкод : 1997PNAS...9412180W . дои : 10.1073/pnas.94.22.12180 . ПМК 23743 . ПМИД 9342383 .
- ^ МакГрэйл М., Гепнер Дж., Сильванович А., Лудманн С., Серр М., Хейс Т.С. (октябрь 1995 г.). «Регуляция функции цитоплазматического динеина in vivo с помощью клеевого комплекса дрозофилы» . Журнал клеточной биологии . 131 (2): 411–25. дои : 10.1083/jcb.131.2.411 . ПМК 2199972 . ПМИД 7593168 .
- ^ Кинг С.Дж., Шрер Т.А. (январь 2000 г.). «Динактин увеличивает процессивность цитоплазматического динеинового мотора». Природная клеточная биология . 2 (1): 20–4. дои : 10.1038/71338 . ПМИД 10620802 . S2CID 20349195 .
- ^ Березюк М.А., Шрёр Т.А. (февраль 2007 г.). «Динактин усиливает процессивность кинезина-2». Трафик . 8 (2): 124–9. дои : 10.1111/j.1600-0854.2006.00517.x . ПМИД 17181772 . S2CID 46446471 .
- ^ Эчеверри CJ, Паскаль Б.М., Воан К.Т., Валле Р.Б. (февраль 1996 г.). «Молекулярная характеристика субъединицы динактина массой 50 кДа раскрывает функцию комплекса в выравнивании хромосом и организации веретена во время митоза» . Журнал клеточной биологии . 132 (4): 617–33. дои : 10.1083/jcb.132.4.617 . ПМК 2199864 . ПМИД 8647893 .
- ^ Карки С., Хольцбаур Э.Л. (февраль 1999 г.). «Цитоплазматический динеин и динактин в делении клеток и внутриклеточном транспорте» . Современное мнение в области клеточной биологии . 11 (1): 45–53. дои : 10.1016/S0955-0674(99)80006-4 . ПМИД 10047518 .
- ^ Гаглио Т., Сареди А., Бингхэм Дж.Б., Хасбани М.Дж., Гилл С.Р., Шроер Т.А., Комптон Д.А. (октябрь 1996 г.). «Противоположная двигательная активность необходима для организации полюса митотического веретена млекопитающих» . Журнал клеточной биологии . 135 (2): 399–414. дои : 10.1083/jcb.135.2.399 . ПМК 2121053 . ПМИД 8896597 .
- ^ Мердес А., Хилд Р., Самедзима К., Эрншоу В.К., Кливленд Д.В. (май 2000 г.). «Формирование полюсов веретена путем динеин/динактин-зависимого транспорта NuMA» . Журнал клеточной биологии . 149 (4): 851–62. дои : 10.1083/jcb.149.4.851 . ПМК 2174573 . ПМИД 10811826 .
- ^ Хауэлл Б.Дж., МакИвен Б.Ф., Кэнман Дж.К., Хоффман Д.Б., Фаррар Э.М., Ридер К.Л., Салмон Э.Д. (декабрь 2001 г.). «Цитоплазматический динеин/динактин управляет транспортировкой кинетохорного белка к полюсам веретена и играет роль в инактивации контрольной точки митотического веретена» . Журнал клеточной биологии . 155 (7): 1159–72. дои : 10.1083/jcb.200105093 . ПМК 2199338 . ПМИД 11756470 .
- ^ Старр Д.А., Уильямс BC, Хейс Т.С., Голдберг М.Л. (август 1998 г.). «ZW10 помогает рекрутировать динактин и динеин в кинетохор» . Журнал клеточной биологии . 142 (3): 763–74. дои : 10.1083/jcb.142.3.763 . ПМК 2148168 . ПМИД 9700164 .
- ^ Уайтед Дж.Л., Касселл А., Бруйетт М., Гаррити П.А. (октябрь 2004 г.). «Динактин необходим для поддержания положения ядра в постмитотических фоторецепторных нейронах дрозофилы» . Разработка . 131 (19): 4677–86. дои : 10.1242/dev.01366 . ПМЦ 2714772 . ПМИД 15329347 .
- ^ Цудзикава М., Омори Ю., Биянвила Дж., Малики Дж. (сентябрь 2007 г.). «Механизм позиционирования ядра клетки в фоторецепторах позвоночных» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (37): 14819–24. Бибкод : 2007PNAS..10414819T . дои : 10.1073/pnas.0700178104 . ЧВК 1976238 . ПМИД 17785424 .
- ^ Сян X, Хан Г, Винкельманн Д.А., Цзо В., Моррис Н.Р. (май 2000 г.). «Динамика цитоплазматического динеина в живых клетках и влияние мутации в актин-родственном белке Arp1 динактинового комплекса» . Современная биология . 10 (10): 603–6. дои : 10.1016/S0960-9822(00)00488-7 . ПМИД 10837229 . S2CID 29254054 .
- ^ Бруно К.С., Тинсли Дж.Х., Минке П.Ф., Пламанн М. (май 1996 г.). «Генетические взаимодействия между цитоплазматическим динеином, динактином и мутантами ядерного распределения Neurospora crassa» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 93 (10): 4775–80. Бибкод : 1996PNAS...93.4775B . дои : 10.1073/pnas.93.10.4775 . ПМК 39355 . ПМИД 8643479 .
- ^ Квинтайн Нью-Джерси, Гилл С.Р., Экли Д.М., Крего К.Л., Комптон Д.А., Шрер Т.А. (октябрь 1999 г.). «Динактин необходим для закрепления микротрубочек на центросомах» . Журнал клеточной биологии . 147 (2): 321–34. дои : 10.1083/jcb.147.2.321 . ПМК 2174233 . ПМИД 10525538 .
- ^ Квинтайн, Нью-Джерси, Шрер Т.А. (октябрь 2002 г.). «Различные роли динактина и динеина в центросомах, зависящие от клеточного цикла» . Журнал клеточной биологии . 159 (2): 245–54. дои : 10.1083/jcb.200203089 . ПМК 2173046 . ПМИД 12391026 .
- ^ Диакон С.В., Серпинская А.С., Вон П.С., Лопес Фанаррага М., Вернос И., Вон К.Т., Гельфанд В.И. (февраль 2003 г.). «Динактин необходим для двунаправленного транспорта органелл» . Журнал клеточной биологии . 160 (3): 297–301. дои : 10.1083/jcb.200210066 . ПМК 2172679 . ПМИД 12551954 .