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Dinactina

Estructura cuaternaria de la dinactina

La dinactina es un complejo proteico de 23 subunidades que actúa como cofactor de la dineína citoplasmática motora de los microtúbulos -1. Está formada por un filamento corto de proteína relacionada con la actina-1 ( Arp1 ). [1] [2]

Descubrimiento

Se identificó a la dinactina como una actividad que permitía que la dineína citoplasmática purificada moviera vesículas de membrana a lo largo de los microtúbulos in vitro. [3] Se demostró que era un complejo multiproteico y se lo denominó "dinactina" debido a su papel en la activación de la dineína . [4]

Las características principales de la dinactina se visualizaron mediante microscopía electrónica rotatoria de sombra, de grabado profundo y congelación rápida . Aparece como un filamento corto, de 37 nm de longitud, que se asemeja a la F-actina, más un brazo más delgado, orientado lateralmente. [5] Se utilizó el marcaje con anticuerpos para mapear la ubicación de las subunidades de dinactina. [5] [6]

Estructura

La dinactina consta de tres dominios estructurales principales: (1) hombro-brazo: DCTN1 /p150Glued, DCTN2 /p50/dinamitina, DCTN3 /p24/p22; (2) el filamento Arp1: ACTR1A /Arp1/centractina, actina , CapZ ; y (3) el complejo del extremo puntiagudo: Actr10 /Arp11, DCTN4 /p62, DCTN5 /p25 y DCTN6 /p27. [1]

Una estructura crio-EM de 4Å de dinactina [7] reveló que su filamento contiene ocho moléculas Arp1, una β-actina y una Arp11. En el extremo puntiagudo, el complejo p62/ DCTN4 se une a Arp11 y β-actina y p25 y p27 se unen tanto a p62 como a Arp11. En el extremo con púas, la proteína de protección (CapZαβ) se une al filamento Arp1 de la misma manera que se une a la actina, aunque con más complementariedad de carga, lo que explica por qué se une a la dinactina con más fuerza que a la actina. [8]

El hombro contiene dos copias de p150Glued/ DCTN1 , cuatro copias de p50/ DCTN2 y dos copias de p24/ DCTN3 . [1] Estas proteínas forman haces largos de hélices alfa, que se envuelven entre sí y entran en contacto con el filamento Arp1. [7] Los extremos N de p50/ DCTN2 emergen del hombro y recubren el filamento, lo que proporciona un mecanismo para controlar la longitud del filamento. [7] Los extremos C del dímero p150Glued/ DCTN1 están incrustados en el hombro, mientras que los 1227 aminoácidos N-terminales forman el brazo saliente. El brazo consta de un dominio CAPGly N-terminal que puede unirse a las colas C-terminales de los microtúbulos y a la proteína de unión al extremo más microtúbulo EB1. A continuación, se encuentra una región básica, también involucrada en la unión de microtúbulos, una espiral plegada hacia atrás (CC1), el dominio interenrollado (ICD) y un segundo dominio de espiral enrollada (CC2). [7] El brazo p150Glued puede acoplarse contra el costado del complejo de filamentos y extremos puntiagudos Arp1. [7]

DCTN2 (dinamitina) también está involucrada en el anclaje de microtúbulos a centrosomas y puede desempeñar un papel en la formación de sinapsis durante el desarrollo cerebral . [9] Se ha sugerido que Arp1 es el dominio para la unión de dinactina a vesículas de membrana (como Golgi o endosoma tardío) a través de su asociación con β- espectrina . [10] [11] [12] [13] Se ha demostrado que el complejo de extremo puntiagudo (PEC) está involucrado en la unión selectiva de carga. Las subunidades PEC p62/ DCTN4 y Arp11/ Actr10 son esenciales para la integridad del complejo de dinactina y la orientación de dinactina/dineína a la envoltura nuclear antes de la mitosis. [14] [15] [16] Se ha documentado que Actr10 junto con Drp1 (proteína relacionada con dinamina 1) son vitales para la unión de mitocondrias al complejo de dinactina. [17] La ​​dinactina p25/ DCTN5 y la p27/ DCTN6 no son esenciales para la integridad del complejo de dinactina, pero son necesarias para el transporte temprano y de reciclaje de endosomas durante la interfase y la regulación del punto de control del ensamblaje del huso en la mitosis. [16] [18] [19]

Interacción con la dineína

Se informó que la dineína y la dinactina interactúan directamente mediante la unión de las cadenas intermedias de dineína con p150 Glued . [20] La afinidad de esta interacción es de alrededor de 3,5 μM. [21] La dineína y la dinactina no se mueven juntas en un gradiente de sacarosa, pero pueden ser inducidas a formar un complejo apretado en presencia de los 400 aminoácidos N-terminales de Bicaudal D2 (BICD2), un adaptador de carga que vincula la dineína y la dinactina a las vesículas derivadas del Golgi. [22] En presencia de BICD2, la dinactina se une a la dineína y la activa para moverse largas distancias a lo largo de los microtúbulos. [23] [24]

Una estructura crio-EM de dineína, dinactina y BICD2 [7] mostró que la espiral de BICD2 corre a lo largo del filamento de dinactina. La cola de dineína también se une al filamento Arp1, y se encuentra en el sitio equivalente que la miosina usa para unirse a la actina. Los contactos entre la cola de dineína y la dinactina involucran a BICD, lo que explica por qué es necesario para unirlos. El complejo dineína/dinactina/BICD2 (DDB) también se ha observado, mediante EM con tinción negativa, en microtúbulos. Esto muestra que el extremo de unión de carga (Rab6) de BICD2 se extiende a través del complejo de extremo puntiagudo en el extremo opuesto a los dominios motores de dineína. [25]

Funciones

La dinactina es a menudo esencial para la actividad de la dineína [1] [3] y puede considerarse como un "receptor de dineína" [20] que modula la unión de la dineína a los orgánulos celulares que se transportarán a lo largo de los microtúbulos . [26] [27] La ​​dinactina también mejora la procesividad de la dineína citoplasmática [28] y los motores de la kinesina -2. [29] La dinactina está involucrada en varios procesos como la alineación cromosómica y la organización del huso [30] en la división celular . [31] La dinactina contribuye al enfoque del polo del huso mitótico a través de su unión a la proteína del aparato mitótico nuclear ( Numa ). [32] [33] La dinactina también se dirige al cinetocoro a través de la unión entre DCTN2/dinamitina y zw10 y tiene un papel en la inactivación del punto de control del huso mitótico. [34] [35] Durante la prometafase, la dinactina también ayuda a dirigir la quinasa tipo polo 1 (Plk1) a los cinetocoros a través de la quinasa dependiente de ciclina 1 (Cdk1)-fosforilada DCTN6/p27, que está involucrada en la unión adecuada de microtúbulos al cinetocoro y el reclutamiento de la proteína de punto de control de ensamblaje del huso Mad1 . [19] Además, se ha demostrado que la dinactina desempeña un papel esencial en el mantenimiento de la posición nuclear en Drosophila , [36] pez cebra [37] o en diferentes hongos . [38] [39] La dineína y la dinactina se concentran en la envoltura nuclear durante la profase y facilitan la degradación de la envoltura nuclear a través de sus subunidades DCTN4/p62 y Arp11. [16] [14] La dinactina también es necesaria para el anclaje de los microtúbulos en los centrosomas y la integridad del centrosoma. [40] La desestabilización del grupo centrosómico de dinactina también causa una separación anormal del centriolo G1 y un retraso en la entrada a la fase S, lo que sugiere que la dinactina contribuye al reclutamiento de importantes reguladores del ciclo celular a los centrosomas. [41] Además del transporte de varios orgánulos en el citoplasma, la dinactina también vincula la kinesina II a los orgánulos. [42]

Véase también

Referencias

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Lectura adicional

Este artículo incorpora texto de dominio público de Pfam e InterPro : IPR008603