Dineína
A dineína é unha proteína motora celular que converte a enerxía química contida no ATP en enerxía mecánica de movemento. A dineína transporta diversos cargamentos na célula ao "camiñar" ao longo dos microtúbulos do citoesqueleto en dirección ao extremo menos (-) do microtúbulo, que xeralmente é o orientado cara ao centro da célula. Por iso tamén se lles chama "motores dirixidos ao extremo menos". Esta forma de transporte coñécese como transporte retrógrado. A diferenza da dineína, outras proteínas motoras (ou proteínas motrices, ou moléculas motoras ou motores moleculares) como as cinesinas móvense cara ao extremo máis (+), e denomínanse "motores dirixidos ao extremo máis".
| Dineína | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | DHC_N1 | ||||||||
| Pfam | PF08385 | ||||||||
| InterPro | IPR013594 | ||||||||
| |||||||||
| Dineína | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | DHC_N2 | ||||||||
| Pfam | PF08393 | ||||||||
| InterPro | IPR013602 | ||||||||
| |||||||||
| Dineína | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Dynein_heavy | ||||||||
| Pfam | PF03028 | ||||||||
| InterPro | IPR004273 | ||||||||
| |||||||||
| Dineína | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | DLIC | ||||||||
| Pfam | PF05783 | ||||||||
| Pfam clan | CL0023 | ||||||||
| |||||||||
| Dineína | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 estrutura do címero pin/lc8 humano cun péptido unido | |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Dynein_light | ||||||||
| Pfam | PF01221 | ||||||||
| InterPro | IPR001372 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00953 | ||||||||
| SCOPe | 1bkq / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
Clasificación
editarAs dineínas poden dividirse en dous grupos: citoplásmicas e axonémicas (ou axonemais), estas últimas chamadas tamén dineínas ciliares ou flaxelares.
- Dineínas axonémicas:
- Dineínas citoplásmicas:
Función
editarAs dineínas axonémicas ou axonemais causan o escorregamento dos microtúbulos nos axonemas de cilios e flaxelos e encóntrase só nas células que teñen esas estruturas.
As dineínas citoplásmicas, que se encontran en todas as células animais e posiblemente en células de plantas, realizan funcións necesarias para a supervivencia da célula como o transporte de certos orgánulos dunha parte da célula a outra, e a ensamblaxe dos centrosomas.[1] As dineínas citoplásmicas móvense avanzando ao longo do microtúbulo de maneira que un dos seus talos inferiores (como pés) está sempre unido ao microtúbulo para que a dineína poida "camiñar" unha considerable distancia ao longo do microtúbulo sen despegarse del, movendo sucesivamente os seus "pés" como se dese pasos.
As dineínas citoplásmicas probablemente axudan a colocar na súa posición ao complexo de Golgi e outros orgánulos da célula.[1] Tamén axudan ao transporte de diversos cargamentos necesarios para o funcionamento da célula como vesículas orixinadas no retículo endoplasmático, endosomas, e lisosomas [1]. A dineína está implicada no movemento de cromosomas e o posicionamento do fuso mitótico durante a división celular.[2][3] Nas neuronas as dineínas transportan orgánulos, vesículas e posiblemente fragmentos de microtúbulos ao longo dos axóns en dirección ao corpo celular nun proceso chamado transporte axoplásmico retrógrado.[1]
Estrutura
editar
Todas as moléculas do motor dineína son unha complexa ensamblaxe de proteínas composta por moitas subunidades de polipéptidos máis pequenos. As dineínas citoplásmicas e axonémicas conteñen algúns compoñentes iguais, pero tamén outros exclusivos.
Dineína citoplásmica
editarA dineína citoplasmática, que ten unha masa molecular duns 1,5 Megadaltons (MDa), contén aproximadamente doce subunidades polipeptídicas: dúas "cadeas pesadas" idénticas de 520 kDa, que teñen actividade de ATPase e son responsables de xerar o movemento ao longo do microtúbulo; dúas cadeas intermedias de 74 kDa, que se cre que ancoran a dineína ao cargamento que transporta; catro cadeas intermedias de 53-59 kDa, e varias cadeas lixeiras das que se coñece menos.
A actividade de ATPase xeradora de forza das cadeas pesadas de dineína está localizada na súa grande "cabeza" con forma de rosquilla, que está relacionada con outras proteínas AAA (ATPases Asociadas con diversas Actividades celulares), e dúas proxeccións da cabeza conectan con outras estruturas citoplásmicas. Unha proxección é o talo (inferior, como un "pé") superenrolado, que se une e "camiña" ao longo da superficie do microtúbulo por medio dun ciclo repetido de unirse e despegarse. A outra proxección é unha cola estendida (tamén chamada "talo"), que se une ás subunidades das cadeas lixeira e intermedia, que unen a dineína co cargamento que transporta. A actividade alternada do par de cadeas pesadas no motor dineína citoplásmico completo permite que unha soa molécula de dineína transporte o seu cargamento "camiñando" unha considerable distancia ao longo do microtúbulo sen despegarse del por completo.
No estado apo da dineína o motor non depende de nucleótidos, o anel do dominio AAA existe nunha conformación aberta,[5] e o dominio de unión ao microtúbulo (MTBD) encóntrase nun estado de alta afinidade.[6] Aínda non se sabe moito sobre os dominios AAA,[7] pero está ben establecido que AAA1 é o sitio primario para a hidrólise de ATP na dineína.[8] Cando o ATP se une a AAA1, provócase un cambio conformacional no anel do dominio AAA, que pasa a unha configuración “pechada”, o movemento do contraforte (buttress na imaxe),[5] e un cambio conformacional no ligador (linker).[9][10] O ligador queda dobrado e cambia de AAA5 a AAA2 mentres permanece unido a AAA1.[5][10] Unha hélice alfa unida do talo é empurrada polo contraforte, deslizando a hélice media héptada en relación ao seu compañeiro superenrolado,[6][11] e retorcendo o talo.[5] Como resultado, o MTBD da dineína entra nun estado de baixa afinidade, permitindo que o motor se nova a novos sitios de unión.[12][13] Despois da hidrólise do ATP, o talo rota, movendo a dineína cara a adiante ao longo do microtúbulo.[9] Despois da liberación do fosfato, o MTBD volve ao estado de alta afinidade e volve a unirse ao microtúbulo, desencadeando o golpe de potencia.[14] O ligador volve á conformación recta e pasa de novo a AAA5 desde AAA2[15][16] e crea unha acción de panca,[17] producindo o maior desprazamento da dineína conseguido polo golpe de potencia.[9] O ciclo conclúe coa liberación de ADP, que devolve o anel do dominio AAA á configuración “aberta”.[13]
Aínda que a dineína de lévedos pode camiñar ao longo dos microtúbulos sen despegarse, nos eucariotas, a dineína citoplasmática debe ser activada pola unión da dinactina, outra proteína de múltiples subunidades, que é esencial na mitose.[18] A dinactina pode regular a actividade da dineína, e posiblemente facilita a unión da dineína ao seu cargamento.
Dineína axonémica
editar
As dineínas axonémicas ou axonemais aparecen en múltiples formas, que poden conter unha, dúas ou tres cadeas pesadas non idénticas (dependendo do organismo e a localización nos cilios). Cada cadea pesada ten un dominio motor globular con estrutura con forma de rosquilla que se cre é similar ao doutras proteínas AAA, un "talo" (~ pé) superenrolado que se une ao microtúbulo, e unha cola estendida que se une a un microtúbulo veciño do mesmo axonema. Todas as moléculas de dineína forman unha ponte cruzada entre dous microtúbulos adxacentes no axonema ciliar. Durante o "golpe de forza" que causa o movemento, o dominio motor ATPase AAA sofre un cambio conformacional que fai que o talo (~pé) que se une ao microtúbulo pivote en relación coa cola que leva o cargamento co resultado de que un microtúbulo escorrega en relación ao outro[1]. Este escorregamento produce o movemento que dobra o cilio, necesario para que o cilio ou flaxelo bata. Probablemente, grupos de moléculas de dineína responsables do movemento en direccións opostas son activados e inactivados de maneira coordinada para que os cilios e os flaxelos poidan moverse cara a atrás e adiante. Propúxose que as proteínas radiais (radial spokes) do axonema son as (ou unhas das) estruturas que sincronizan este movemento.
Historia
editarA proteína responsable do movemento de cilios e flaxelos descubriuse e déuselle o nome de dineína en 1963 [1]. Vinte anos despois, illouse e identificouse a dineína citoplasmática, que se sospeitaba que debía existir desde o descubrimento da súa homóloga flaxelar.
Notas
editar- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Gerald Karp, Kurt Beginnen, Sebastian Vogel, Susanne Kuhlmann-Krieg (2005). Molekulare Zellbiologie (en francés). Springer. ISBN 978-3-540-23857-7.
- ↑ Samora, CP; Mogessie, B; Conway, L; Ross, JL; Straube, A; McAinsh, AD (2011 Aug 7). "MAP4 and CLASP1 operate as a safety mechanism to maintain a stable spindle position in mitosis.". Nature cell biology 13 (9): 1040–50. PMID 21822276.
- ↑ Kiyomitsu, Tomomi; Iain M. Cheeseman (2012-02-12). "Chromosome- and spindle-pole-derived signals generate an intrinsic code for spindle position and orientation". Nature Cell Biology. ISSN 1465-7392. doi:10.1038/ncb2440. Consultado o 2012-02-14.
- ↑ PDB 4RH7; Carter AP (febreiro de 2013). "Crystal clear insights into how the dynein motor moves". Journal of Cell Science 126 (Pt 3): 705–13. PMID 23525020. doi:10.1242/jcs.120725.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 Schmidt H, Zalyte R, Urnavicius L, Carter AP (febreiro de 2015). "Structure of human cytoplasmic dynein-2 primed for its power stroke". Nature 518 (7539): 435–438. Bibcode:2015Natur.518..435S. PMC 4336856. PMID 25470043. doi:10.1038/nature14023.
- ↑ 6,0 6,1 Carter AP, Vale RD (February 2010). "Communication between the AAA+ ring and microtubule-binding domain of dynein". Biochemistry and Cell Biology 88 (1): 15–21. PMC 2894566. PMID 20130675. doi:10.1139/o09-127.
- ↑ Kardon JR, Vale RD (December 2009). "Regulators of the cytoplasmic dynein motor". Nature Reviews. Molecular Cell Biology 10 (12): 854–65. PMC 3394690. PMID 19935668. doi:10.1038/nrm2804.
- ↑ PDB 1HN5; Mocz G, Gibbons IR (febreiro de 2001). "Model for the motor component of dynein heavy chain based on homology to the AAA family of oligomeric ATPases". Structure (London, England) 9 (2): 93–103. PMID 11250194. doi:10.1016/S0969-2126(00)00557-8.
- ↑ 9,0 9,1 9,2 Roberts AJ, Numata N, Walker ML, Kato YS, Malkova B, Kon T, Ohkura R, Arisaka F, Knight PJ, Sutoh K, Burgess SA (febreiro de 2009). "AAA+ Ring and linker swing mechanism in the dynein motor". Cell 136 (3): 485–95. PMC 2706395. PMID 19203583. doi:10.1016/j.cell.2008.11.049.
- ↑ 10,0 10,1 Roberts AJ, Malkova B, Walker ML, Sakakibara H, Numata N, Kon T, Ohkura R, Edwards TA, Knight PJ, Sutoh K, Oiwa K, Burgess SA (outubro de 2012). "ATP-driven remodeling of the linker domain in the dynein motor". Structure 20 (10): 1670–80. PMC 3469822. PMID 22863569. doi:10.1016/j.str.2012.07.003.
- ↑ Kon T, Imamula K, Roberts AJ, Ohkura R, Knight PJ, Gibbons IR, Burgess SA, Sutoh K (marzo de 2009). "Helix sliding in the stalk coiled coil of dynein couples ATPase and microtubule binding". Nature Structural & Molecular Biology 16 (3): 325–33. PMC 2757048. PMID 19198589. doi:10.1038/nsmb.1555.
- ↑ Carter AP (febreiro de 2013). "Crystal clear insights into how the dynein motor moves". Journal of Cell Science 126 (Pt 3): 705–13. PMID 23525020. doi:10.1242/jcs.120725.
- ↑ 13,0 13,1 Bhabha G, Cheng HC, Zhang N, Moeller A, Liao M, Speir JA, Cheng Y, Vale RD (novembro de 2014). "Allosteric communication in the dynein motor domain". Cell 159 (4): 857–68. PMC 4269335. PMID 25417161. doi:10.1016/j.cell.2014.10.018.
- ↑ Bhabha G, Johnson GT, Schroeder CM, Vale RD (xaneiro de 2016). "How Dynein Moves Along Microtubules". Trends in Biochemical Sciences 41 (1): 94–105. PMC 4706479. PMID 26678005. doi:10.1016/j.tibs.2015.11.004.
- ↑ Gennerich A, Carter AP, Reck-Peterson SL, Vale RD (November 2007). "Force-induced bidirectional stepping of cytoplasmic dynein". Cell 131 (5): 952–65. PMC 2851641. PMID 18045537. doi:10.1016/j.cell.2007.10.016.
- ↑ Burgess SA, Knight PJ (abril de 2004). "Is the dynein motor a winch?". Current Opinion in Structural Biology 14 (2): 138–46. PMID 15093827. doi:10.1016/j.sbi.2004.03.013.
- ↑ Reck-Peterson SL, Yildiz A, Carter AP, Gennerich A, Zhang N, Vale RD (xullo de 2006). "Single-molecule analysis of dynein processivity and stepping behavior". Cell 126 (2): 335–48. PMC 2851639. PMID 16873064. doi:10.1016/j.cell.2006.05.046.
- ↑ McKenney RJ, Huynh W, Tanenbaum ME, Bhabha G, Vale RD (xullo de 2014). "Activation of cytoplasmic dynein motility by dynactin-cargo adapter complexes". Science 345 (6194): 337–41. Bibcode:2014Sci...345..337M. PMC 4224444. PMID 25035494. doi:10.1126/science.1254198.
Véxase tamén
editarBibliografía
editar- Karp G. (2005). Cell and Molecular Biology: Concepts and Experiments (4th ed.). Hoboken, NJ: John Wiley and Sons. pp. 346–358. ISBN 0-471-19279-1.
- Schroer TA (2004). "Dynactin". Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 20: 759–79. PMID 15473859. doi:10.1146/annurev.cellbio.20.012103.094623. Arquivado dende o orixinal o 13 de abril de 2020. Consultado o 30 de outubro de 2013.
Ligazóns externas
editar- ELM|LIG_Dynein_DLC8_1 [1]
- The Dynein Homepage
- Ron Vale's seminar: Cytoskeletal Motor Proteins
- MeshName - Dynein
- Número EC - 3.6.4.2