Динактин - Dynactin

Четвертичная структура динактина

Динактин 23 года подразделение белок комплекс, который действует как кофактор для микротрубочка моторная цитоплазма динеин -1. Он построен на короткой нити из родственного актину белка-1 (Arp1 ).[1][2]

Открытие

Динактин был идентифицирован как активность, которая позволяла очищенному цитоплазматическому динеину перемещать мембранные везикулы вдоль микротрубочек in vitro.[3] Было показано, что это мультипротеиновый комплекс, названный «динактин» из-за его роли в динэйн действоватьivation.[4]

Основные характеристики динактина были визуализированы с помощью быстрой заморозки, глубокого травления, вращающейся тени. электронная микроскопия. Он выглядит как короткий филамент длиной 37 нм, напоминающий F-актин, плюс более тонкое, ориентированное в боковом направлении плечо.[5] Мечение антител было использовано для картирования расположения субъединиц динактина.[5][6]

Структура

Динактин состоит из трех основных структурных доменов: (1) плечо-плечо: DCTN1 / p150Клееный, DCTN2 / p50 / динамитин, DCTN3 / p24 / p22; (2) нить Arp1: ACTR1A / Arp1 / центрактин, актин, CapZ; и (3) остроконечный комплекс: Actr10 / Arp11, DCTN4 / p62, DCTN5 / p25, и DCTN6 / стр27.[1]

Крио-ЭМ структура 4Å динактина [7] показали, что его филамент содержит восемь молекул Arp1, один β-актин и один Arp11. В остроконечном 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 так же, как он связывает актин, хотя и с большей комплементарностью заряда, что объясняет, почему он связывает динактин сильнее, чем актин.[8]

Плечо содержит две копии p150Glued /DCTN1, четыре экземпляра p50 /DCTN2 и два экземпляра p24 /DCTN3.[1] Эти белки образуют длинные пучки альфа-спиралей, которые наматываются друг на друга и контактируют с филаментом Arp1.[7] N-конец p50 /DCTN2 выходят из плеча и покрывают нить, обеспечивая механизм для контроля длины нити.[7] С-концы p150Glued /DCTN1 димер встроен 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 с концевым связывающим белком EB1. За ним следует основная область, также участвующая в связывании микротрубочек, свернутая назад спиральная спираль (CC1), межспиральный домен (ICD) и второй домен спиральной спирали (CC2).[7] Плечо p150Glued может стыковаться со стороной комплекса нити Arp1 и заостренного конца.[7]

DCTN2 (динамитин) также участвует в закреплении микротрубочки к центросомы и может сыграть роль в синапс формирование во время развитие мозга.[9] Предполагается, что Arp1 является доменом для связывания динактина с мембранными везикулами (такими как Гольджи или же поздняя эндосома ) через его связь с β-спектрин.[10][11][12][13] Было показано, что комплекс заостренного конца (PEC) участвует в избирательном связывании грузов. Субблоки PEC p62 /DCTN4 и Arp11 /Actr10 важны для целостности динактинового комплекса и динактина / динеина нацеливания на ядерную оболочку перед митозом.[14][15][16] Actr10 наряду с Drp1 (родственный динамину белок 1) были задокументированы как жизненно важные для присоединения митохондрий к динактиновому комплексу.[17] Динактин p25 /DCTN5 и p27 /DCTN6 не важны для целостности динактинового комплекса, но необходимы для раннего и рециклирующего транспорта эндосом во время интерфазы и регуляции контрольной точки сборки веретена в митозе.[16][18][19]

Взаимодействие с динеином

Сообщалось, что динеин и динактин напрямую взаимодействуют путем связывания промежуточных цепей динеина с p150.Клееный.[20] Сродство этого взаимодействия составляет около 3,5 мкм.[21] Динеин и динактин не работают вместе в градиенте сахарозы, но могут быть индуцированы с образованием плотного комплекса в присутствии N-концевых 400 аминокислот Bicaudal D2 (BICD2), грузового адаптера, который связывает динеин и динактин с производными 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 спираль BICD2 проходит по динактиновой нити. Хвост динеина также связывается с филаментом Arp1, находясь в эквивалентном месте, которое миозин использует для связывания актина. Все контакты между динеиновым хвостом и динактином связаны с BICD, что объясняет необходимость их объединения. Комплекс динеин / динактин / BICD2 (DDB) также наблюдался с помощью отрицательного окрашивания EM на микротрубочках. Это показывает, что связывающий груз (Rab6) конец BICD2 проходит через комплекс заостренного конца на противоположном конце от моторных доменов динеина.[25]

Функции

Динактин часто необходим для активности динеина.[1][26] и может рассматриваться как «рецептор динеина»[20] который модулирует связывание динеина с клеткой органеллы которые будут транспортироваться по микротрубочки.[27][28]Динактин также увеличивает процессивность цитоплазматический динеин[29] и кинезин -2 мотора.[30]Динактин участвует в различных процессах, таких как выравнивание хромосом и организация веретена.[31] в деление клеток.[32] Динактин способствует фокусировке полюса митотического веретена за счет его связывания с белком ядерного митотического аппарата (NuMA ).[33][34] Динактин также нацелен на кинетохоры посредством связывания между DCTN2 / динамитином и zw10 и играет роль в инактивации контрольных точек митотического веретена.[35][36] Во время прометафазы динактин также помогает направлять поло-подобную киназу 1 (Plk1) к кинетохорам через фосфорилированный циклинзависимой киназой 1 (Cdk1) DCTN6 / p27, который участвует в правильном прикреплении микротрубочек к кинетохоре и рекрутировании белка контрольной точки сборки веретена. Безумный1.[19] Кроме того, было показано, что динактин играет важную роль в поддержании ядерной позиции в Дрозофила,[37] данио[38] или в разных грибы.[39][40] Динеин и динактин концентрируются на ядерная оболочка вовремя профаза и облегчают разрушение ядерной оболочки через субъединицы DCTN4 / p62 и Arp11.[16][14] Динактин также необходим для микротрубочка якорь на центросомы и целостность центросомы.[41] Дестабилизация центросомного пула динактина также вызывает аномальный G1 центриоль разделение и отсроченное вступление в S-фазу, что предполагает, что динактин способствует привлечению важных клеточный цикл регуляторы к центросомам.[42] Помимо транспорта различных органелл в цитоплазме, динактин также связывает кинезин II с органеллами.[43]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d Шроер Т.А. (ноябрь 2004 г.). «Динактин». Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития. 20: 759–79. Дои:10.1146 / annurev.cellbio.20.012103.094623. PMID  15473859.
  2. ^ Картер А.П., Диамант А.Г., Урнавичюс Л. (апрель 2016 г.). «Как динеин и динактин транспортируют грузы: структурная перспектива». Текущее мнение в структурной биологии. 37: 62–70. Дои:10.1016 / j.sbi.2015.12.003. PMID  26773477.
  3. ^ Шроер Т.А., Шитц МП (декабрь 1991 г.). «Два активатора транспорта везикул на основе микротрубочек». Журнал клеточной биологии. 115 (5): 1309–18. Дои:10.1083 / jcb.115.5.1309. ЧВК  2289226. PMID  1835460.
  4. ^ Gill SR, Schroer TA, Szilak I, Steuer ER, Sheetz MP, Cleveland DW (декабрь 1991). «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. ЧВК  2289205. PMID  1836789.
  5. ^ а б Шафер Д.А., Гилл С.Р., Купер Дж. А., Хойзер Дж. Э., Шроер Т. А. (июль 1994 г.). «Ультраструктурный анализ динактинового комплекса: белок, связанный с актином, является компонентом филамента, который напоминает F-актин». Журнал клеточной биологии. 126 (2): 403–12. Дои:10.1083 / jcb.126.2.403. ЧВК  2200042. PMID  7518465.
  6. ^ Eckley DM, Gill SR, Melkonian KA, Bingham JB, Goodson HV, Heuser JE, Schroer TA (октябрь 1999 г.). «Анализ субкомплексов динактина показывает новый родственный актину белок, связанный с заостренным концом минифиламента arp1». Журнал клеточной биологии. 147 (2): 307–20. Дои:10.1083 / jcb.147.2.307. ЧВК  2174220. PMID  10525537.
  7. ^ а б c d е ж Urnavicius L, Zhang K, Diamant AG, Motz C, Schlager MA, Yu M, Patel NA, Robinson CV, Carter AP (март 2015 г.). «Структура динактинового комплекса и его взаимодействие с динеином». Наука. 347 (6229): 1441–1446. Bibcode:2015Научный ... 347.1441U. Дои:10.1126 / science.aaa4080. ЧВК  4413427. PMID  25814576.
  8. ^ Cheong FK, Feng L, Sarkeshik A, Yates JR, Schroer TA (июль 2014 г.). «Целостность динактина зависит от прямого связывания динамитина с Arp1». Молекулярная биология клетки. 25 (14): 2171–80. Дои:10.1091 / mbc.E14-03-0842. ЧВК  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. Дои:10,1002 / см. 10175. PMID  14983524.
  10. ^ Холлеран Э.А., Токито М.К., Карки С., Хольцбаур Э.Л. (декабрь 1996 г.). «Центрактин (ARP1) связывается со спектрином, раскрывая потенциальный механизм связывания динактина с внутриклеточными органеллами». Журнал клеточной биологии. 135 (6 Pt 2): 1815–29. Дои:10.1083 / jcb.135.6.1815. ЧВК  2133946. PMID  8991093.
  11. ^ Холлеран Э.А., Лигон Л.А., Токито М., Станкевич М.С., Морроу Д.С., Хольцбаур Е.Л. (сентябрь 2001 г.). «Спектрин бета III связывается с субъединицей динактина Arp1». Журнал биологической химии. 276 (39): 36598–605. Дои:10.1074 / jbc.M104838200. PMID  11461920.
  12. ^ Муресан В., Станкевич М.С., Штеффен В., Морроу Дж.С., Хольцбаур Е.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. PMID  11172722.
  13. ^ Йоханссон М., Роча Н., Цварт В., Йорденс И., Янссен Л., Куйл С., Олкконен В.М., Нифьес Дж. (Февраль 2007 г.). «Активация эндосомальных двигателей динеина путем пошаговой сборки Rab7-RILP-p150Glued, ORP1L и рецептора беталл-спектрина». Журнал клеточной биологии. 176 (4): 459–71. Дои:10.1083 / jcb.200606077. ЧВК  2063981. PMID  17283181.
  14. ^ а б Салина Д., Бодур К., Экли Д.М., Шроер Т.А., Раттнер Дж. Б., Берк Б. (январь 2002 г.). «Цитоплазматический динеин как средство разрушения ядерной оболочки». Клетка. 108 (1): 97–107. Дои:10.1016 / S0092-8674 (01) 00628-6. PMID  11792324. S2CID  18798861.
  15. ^ Чжан Дж, Ван Л., Чжуан Л., Хо Л., Муса С., Ли С., Сян Х (июль 2008 г.). «Arp11 влияет на взаимодействие динеин-динактин и необходим для функции динеина у Aspergillus nidulans». Трафик. 9 (7): 1073–87. Дои:10.1111 / j.1600-0854.2008.00748.x. ЧВК  2586032. PMID  18410488.
  16. ^ а б c Yeh TY, Quintyne NJ, Scipioni BR, Eckley DM, Schroer TA (октябрь 2012 г.). «Конический комплекс Dynactin - это модуль наведения на груз». Молекулярная биология клетки. 23 (19): 3827–37. Дои:10.1091 / mbc.E12-07-0496. ЧВК  3459859. PMID  22918948.
  17. ^ Кэтрин Дреруп, Эми Герберт, Келли Монк, Алекс Нечипорук, «Регулирование митохондриально-динактинового взаимодействия и митохондриального ретроградного транспорта в аксонах»
  18. ^ Чжан Дж., Яо Х, Фишер Л., Абенса Дж. Ф., Пеньальва М. А., Сян Х (июнь 2011 г.). «Субъединица p25 динактинового комплекса необходима для взаимодействия динеин-ранняя эндосома». Журнал клеточной биологии. 193 (7): 1245–55. Дои:10.1083 / jcb.201011022. ЧВК  3216330. PMID  21708978.
  19. ^ а б Yeh TY, Kowalska AK, Scipioni BR, Cheong FK, Zheng M, Derewenda U, Derewenda ZS, Schroer TA (апрель 2013 г.). «Динактин помогает нацеливать Polo-подобную киназу 1 на кинетохоры через свою левостороннюю бета-спиральную субъединицу p27». Журнал EMBO. 32 (7): 1023–35. Дои:10.1038 / emboj.2013.30. ЧВК  3616283. PMID  23455152.
  20. ^ а б Vaughan KT, Vallee RB (декабрь 1995 г.). «Цитоплазматический динеин связывает динактин посредством прямого взаимодействия между промежуточными цепями и p150Glued». Журнал клеточной биологии. 131 (6 Pt 1): 1507–16. Дои:10.1083 / jcb.131.6.1507. ЧВК  2120689. PMID  8522607.
  21. ^ Морган Дж. Л., Песня Y, Барбар Е. (ноябрь 2011 г.). «Структурная динамика и мультирегиональные взаимодействия в распознавании динеин-динактина». Журнал биологической химии. 286 (45): 39349–59. Дои:10.1074 / jbc.M111.296277. ЧВК  3234759. PMID  21931160.
  22. ^ Сплинтер Д., Разафский Д.С., Шлагер М.А., Серра-Маркес А., Григорьев И., Деммерс Дж., Кейзер Н., Цзян К., Позер И., Хайман А.А., Хугенрад С.К., Кинг С.Дж., Ахманова А. (ноябрь 2012 г.). «BICD2, динактин и LIS1 взаимодействуют в регулировании рекрутирования динеина в клеточные структуры». Молекулярная биология клетки. 23 (21): 4226–41. Дои:10.1091 / mbc.E12-03-0210. ЧВК  3484101. PMID  22956769.
  23. ^ Schlager MA, Hoang HT, Urnavicius L, Bullock SL, Carter AP (сентябрь 2014 г.). «Восстановление in vitro высоко процессивного рекомбинантного динеинового комплекса человека». Журнал EMBO. 33 (17): 1855–68. Дои:10.15252 / embj.201488792. ЧВК  4158905. PMID  24986880.
  24. ^ McKenney RJ, Huynh W, Tanenbaum ME, Bhabha G, Vale RD (июль 2014 г.). «Активация подвижности цитоплазматического динеина динактин-каргоадаптерными комплексами». Наука. 345 (6194): 337–41. Bibcode:2014Наука ... 345..337М. Дои:10.1126 / science.1254198. ЧВК  4224444. PMID  25035494.
  25. ^ Чоудхури С., Кетчем С.А., Шроер 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. ЧВК  4385409. PMID  25751425.
  26. ^ Шроер Т.А., Шитц МП (декабрь 1991 г.). «Два активатора транспорта везикул на основе микротрубочек». Журнал клеточной биологии. 115 (5): 1309–18. Дои:10.1083 / jcb.115.5.1309. ЧВК  2289226. PMID  1835460.
  27. ^ 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. Дои:10.1073 / пнас.94.22.12180. ЧВК  23743. PMID  9342383.
  28. ^ МакГрейл М., Гепнер Дж., Сильванович А., Лудманн С., Серр М., Хейс Т.С. (октябрь 1995 г.). «Регулирование функции цитоплазматического динеина in vivo с помощью комплекса Drosophila Glued». Журнал клеточной биологии. 131 (2): 411–25. Дои:10.1083 / jcb.131.2.411. ЧВК  2199972. PMID  7593168.
  29. ^ King SJ, Schroer TA (январь 2000 г.). «Динактин увеличивает процессивность цитоплазматического двигателя динеина». Природа клеточной биологии. 2 (1): 20–4. Дои:10.1038/71338. PMID  10620802. S2CID  20349195.
  30. ^ Березук М.А., Шроер Т.А. (февраль 2007 г.). «Динактин усиливает процессивность кинезина-2». Трафик. 8 (2): 124–9. Дои:10.1111 / j.1600-0854.2006.00517.x. PMID  17181772.
  31. ^ Эчеверри CJ, Paschal BM, Vaughan KT, Vallee RB (февраль 1996). «Молекулярная характеристика 50-кД-субъединицы динактина 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. ЧВК  2199864. PMID  8647893.
  32. ^ Карки С., Хольцбаур Е.Л. (февраль 1999 г.). «Цитоплазматический динеин и динактин в делении клеток и внутриклеточном транспорте». Текущее мнение в области клеточной биологии. 11 (1): 45–53. Дои:10.1016 / S0955-0674 (99) 80006-4. PMID  10047518.
  33. ^ 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 митотического полюса веретена млекопитающих». Журнал клеточной биологии. 135 (2): 399–414. Дои:10.1083 / jcb.135.2.399. ЧВК  2121053. PMID  8896597.
  34. ^ Merdes A, Heald R, Samejima K, Earnshaw WC, Cleveland DW (май 2000 г.). «Формирование полюсов веретена за счет динеин / динактин-зависимого транспорта NuMA». Журнал клеточной биологии. 149 (4): 851–62. Дои:10.1083 / jcb.149.4.851. ЧВК  2174573. PMID  10811826.
  35. ^ Хауэлл Б.Дж., МакИвен Б.Ф., Кэнман Дж.С., Хоффман Д.Б., Фаррар Е.М., Ридер К.Л., Салмон ED (декабрь 2001 г.) «Цитоплазматический динеин / динактин управляет транспортом белка кинетохор к полюсам веретена и играет роль в инактивации контрольных точек митотического веретена». Журнал клеточной биологии. 155 (7): 1159–72. Дои:10.1083 / jcb.200105093. ЧВК  2199338. PMID  11756470.
  36. ^ Старр Д.А., Уильямс BC, Хейс Т.С., Голдберг М.Л. (август 1998 г.). «ZW10 помогает задействовать динактин и динеин в кинетохоре». Журнал клеточной биологии. 142 (3): 763–74. Дои:10.1083 / jcb.142.3.763. ЧВК  2148168. PMID  9700164.
  37. ^ Whited JL, Cassell A, Brouillette M, Garrity PA (октябрь 2004 г.). «Динактин необходим для поддержания ядерной позиции в постмитотических фоторецепторных нейронах дрозофилы». Разработка. 131 (19): 4677–86. Дои:10.1242 / dev.01366. ЧВК  2714772. PMID  15329347.
  38. ^ 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. Bibcode:2007ПНАС..10414819Т. Дои:10.1073 / pnas.0700178104. ЧВК  1976238. PMID  17785424.
  39. ^ Xiang X, Han G, Winkelmann DA, Zuo W., Morris NR (май 2000 г.). «Динамика цитоплазматического динеина в живых клетках и эффект мутации динактинового комплекса актин-родственного белка Arp1». Текущая биология. 10 (10): 603–6. Дои:10.1016 / S0960-9822 (00) 00488-7. PMID  10837229. S2CID  29254054.
  40. ^ 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. Bibcode:1996PNAS ... 93.4775B. Дои:10.1073 / pnas.93.10.4775. ЧВК  39355. PMID  8643479.
  41. ^ Quintyne NJ, Gill SR, Eckley DM, Crego CL, Compton DA, Schroer TA (октябрь 1999 г.). «Динактин необходим для закрепления микротрубочек на центросомах». Журнал клеточной биологии. 147 (2): 321–34. Дои:10.1083 / jcb.147.2.321. ЧВК  2174233. PMID  10525538.
  42. ^ Quintyne NJ, Schroer TA (октябрь 2002 г.). «Четкие зависимые от клеточного цикла роли динактина и динеина в центросомах». Журнал клеточной биологии. 159 (2): 245–54. Дои:10.1083 / jcb.200203089. ЧВК  2173046. PMID  12391026.
  43. ^ Диакон С.В., Серпинская А.С., Воган П.С., Лопес Фанаррага М., Вернос I, Воган 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. ЧВК  2172679. PMID  12551954.

дальнейшее чтение

Эта статья включает текст из общественного достояния Pfam и ИнтерПро: IPR008603