コンテンツにスキップ

ダイナクチン

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』
ダイナクチンの四次構造

ダイナクチン（英: dynactin）は、23個のサブユニットからなるタンパク質複合体であり、微小管上のモータータンパク質である細胞質ダイニン1のコファクターとして機能する。ダイナクチン複合体は、Arp1（英語版）の短いフィラメントの周囲に構築される[1][2]。

発見

[編集]

高度に精製された細胞質ダイニンは膜小胞を微小管に沿って移動させる活性を失うが、in vitroでこの活性を可能にする因子としてダイナクチンは同定された[3]。この活性は多タンパク質複合体によるものであることが示され、ダイニンを活性化する役割（dynein activation）からダイナクチンと命名された[4]。

ダイナクチンの主要な構造的特徴は、急速凍結ディープエッチング、回転蒸着を行った試料の電子顕微鏡解析によって明らかにされている。外観は、Fアクチンに似た約37 nmの長さの短いフィラメントから、より細いアームが横方向に伸びた形状である[5]。抗体ラベリングによって、ダイナクチンの各サブユニットの位置がマッピングされている[5][6]。

構造

[編集]

ダイナクチンは次の3つの主要な構造ドメインから構成される[1]。

  1. sidearm-shoulder: DCTN1（英語版）/p150Glued、DCTN2（英語版）/p50/dynamitin, DCTN3（英語版）/p24/p22
  2. Arp1フィラメント: ACTR1A（英語版）/Arp1/centractin、アクチン、CapZ（英語版）
  3. pointed end complex（PEC）: ACTR10（英語版）/Arp11、DCTN4（英語版）/p62、DCTN5（英語版）/p25、DCTN6（英語版）/p27

ダイナクチンの4 Å分解能のクライオ電顕構造によって、フィラメント部分には8分子のArp1と1分子のβ-アクチン、1分子のArp11が含まれていることが明らかにされている[7]。矢じり端（マイナス端、pointed end）に位置するPECでは、p62/DCTN4はArp11とβ-アクチンに結合し、p25とp27はp62、Arp11の双方と結合している。反矢じり端（プラス端、barbed end）では、キャッピングタンパク質（CapZαβ）がArp1フィラメントに結合している。この結合はアクチンへの結合と同じ形であるが、電荷の相補性がより高いため、アクチンに対してよりも強固な結合が形成される[8]。

ショルダー（shoulder）部分には、2分子のp150Glued/DCTN1、4分子のp50/DCTN2、2分子のp24/DCTN3が含まれている[1]。これらのタンパク質は長いαヘリックスバンドルを形成して互いに巻きつき、そしてArp1フィラメントと接触している[7]。p50/DCTN2のN末端はショルダー部分から出てフィラメントを覆い、フィラメントの長さを制御する機構として機能している[7]。p150Glued/DCTN1のC末端はショルダー内に埋め込まれているが、N末端の1227アミノ酸はそこから突出してアーム（projecting arm）を形成している。アームのN末端にはCap-Glyドメインが位置し、この領域は微小管のC末端テールや微小管プラス端結合タンパク質EB1（英語版）と結合することができる。続く塩基性領域も微小管結合に関与しており、さらにコイルドコイルドメイン（CC1）、ICD（inter coiled domain）、そして2つ目のコイルドコイルドメイン（CC2）と続く[7]。p150Gluedのアームは、Arp1フィラメントの側面とPECに対してドッキングすることができる[7]。

DCTN2（dynamitin）は微小管の中心体への固定にも関与しており、脳発生時のシナプス形成に関与している可能性がある[9]。 Arp1は、ダイナクチンがβ-スペクトリンを介して膜小胞（ゴルジ体や後期エンドソームなど）に結合する際のドメインとなることが示唆されている[10][11][12][13]。PECは積み荷への選択的な結合に関与していることが示されている。PECのサブユニットであるp62/DCTN4とArp11/ACTR10はダイナクチン複合体の完全性、そして有糸分裂前の核膜へのダイナクチン/ダイニンの標的化に必要不可欠である[14]。p25/DCTN5とp27/DCTN6はダイナクチン複合体の完全性には必須ではないが、間期における初期エンドソームやリサイクリングエンドソームの輸送、有糸分裂時の紡錘体チェックポイントの調節に必要である[15][16][17]。

ダイニンとの相互作用

[編集]

ダイニンとダイナクチンは、ダイニンの中間鎖とp150Gluedとの結合によって直接相互作用することが報告されている[18]。この相互作用の親和性は約3.5 μMであり[19]、ショ糖密度勾配遠心で同じ挙動を示すほど強力ではないが、ダイニンとダイナクチンをゴルジ由来小胞へ結びつける積み荷アダプタータンパク質BICD2（英語版）のN末端400アミノ酸の存在下で強固な複合体形成が誘導される[20]。BICD2の存在下でダイナクチンはダイニンに結合し、微小管に沿った長距離移動を活性化する[21][22]。

ダイニン、ダイナクチンとBICD2のクライオ電顕構造からは、BICD2のコイルドコイルがダイナクチンのフィラメントに沿って走っていることが示されている。ダイニンのテールもArp1フィラメントに結合し、ミオシンがアクチン結合の際に利用する部位に相当する部位に結合している。ダイニンテールとダイナクチンとの接触には全てBICD2が関与しており、両者の結合にBICDが必要である理由が説明される。微小管上のダイニン/ダイナクチン/BICD2（DDB）複合体もネガティブ染色による電顕像が観察されている。この構造では、BICD2の積み荷結合末端はダイニンのモータードメインとは反対側の末端に位置するPECを通って突出していることが示されている[23]。

機能

[編集]

多くの場合、ダイナクチンはダイニンの活性に必要不可欠であり[1][3]、微小管に沿って輸送すべきオルガネラに対するダイニンの結合を調節する「ダイニン受容体」とみなすことができる[18][24][25]。ダイナクチンは細胞質ダイニン[26]やキネシン2[27]のモーターのプロセシビティを高める。細胞分裂時には、ダイナクチンは染色体の整列や紡錘体の組織化などさまざまな過程に関与する[28][29]。ダイナクチンはNuMA（英語版）への結合を介して紡錘体極の収束に寄与する[30][31]。また、DCTN2/dynamitinとZW10との結合を介してキネトコアへ標的化され、紡錘体チェックポイントの不活性化に関与する[32][33]。前中期には、ダイナクチンはCDK1によってリン酸化されたDCTN6/p27を介してPLK1のキネトコアへの標的化を補助し、適切な微小管-キネトコア間接着と紡錘体チェックポイントタンパク質Mad1のリクルートに関与する[17]。さらに、ショウジョウバエ[34]、ゼブラフィッシュ[35]、さまざまな菌類[36][37]では、ダイナクチンが核の位置の維持に必要不可欠な役割を果たしていることが示されている。前期の間、ダイニンとダイナクチンは核膜へ濃縮され、DCTN4/p62、Arp11サブユニットを介して核膜の解体を促進する[15][38]。また、ダイナクチンは微小管の中心体への固定と中心体の完全性の維持に必要とされる[39]。中心体のダイナクチンの不安定化はG1期に異常な中心小体分離を引き起こし、S期への移行の遅れが引き起こされる。このことは、ダイナクチンが重要な細胞周期調節因子の中心体へのリクルートに寄与していることを示唆している[40]。細胞質のさまざまなオルガネラの輸送に加えて、ダイナクチンはキネシン2をオルガネラへ連結する役割も果たしている[41]。

出典

[編集]
  1. ^ a b c d “Dynactin”. Annual Review of Cell and Developmental Biology 20: 759–79. (November 2004). doi:10.1146/annurev.cellbio.20.012103.094623. PMID 15473859. 
  2. ^ “How dynein and dynactin transport cargos: a structural perspective”. Current Opinion in Structural Biology 37: 62–70. (April 2016). doi:10.1016/j.sbi.2015.12.003. PMID 26773477. 
  3. ^ a b “Two activators of microtubule-based vesicle transport”. The Journal of Cell Biology 115 (5): 1309–18. (December 1991). doi:10.1083/jcb.115.5.1309. PMC 2289226. PMID 1835460. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2289226/. 
  4. ^ “Dynactin, a conserved, ubiquitously expressed component of an activator of vesicle motility mediated by cytoplasmic dynein”. The Journal of Cell Biology 115 (6): 1639–50. (December 1991). doi:10.1083/jcb.115.6.1639. PMC 2289205. PMID 1836789. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2289205/. 
  5. ^ a b “Ultrastructural analysis of the dynactin complex: an actin-related protein is a component of a filament that resembles F-actin”. The Journal of Cell Biology 126 (2): 403–12. (July 1994). doi:10.1083/jcb.126.2.403. PMC 2200042. PMID 7518465. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2200042/. 
  6. ^ “Analysis of dynactin subcomplexes reveals a novel actin-related protein associated with the arp1 minifilament pointed end”. The Journal of Cell Biology 147 (2): 307–20. (October 1999). doi:10.1083/jcb.147.2.307. PMC 2174220. PMID 10525537. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2174220/. 
  7. ^ a b c d e “The structure of the dynactin complex and its interaction with dynein”. Science 347 (6229): 1441–1446. (March 2015). Bibcode: 2015Sci...347.1441U. doi:10.1126/science.aaa4080. PMC 4413427. PMID 25814576. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4413427/. 
  8. ^ “Dynactin integrity depends upon direct binding of dynamitin to Arp1”. Molecular Biology of the Cell 25 (14): 2171–80. (July 2014). doi:10.1091/mbc.E14-03-0842. PMC 4091830. PMID 24829381. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4091830/. 
  9. ^ “Interaction of Cep135 with a p50 dynactin subunit in mammalian centrosomes”. Cell Motility and the Cytoskeleton 58 (1): 53–66. (May 2004). doi:10.1002/cm.10175. PMID 14983524. 
  10. ^ “Centractin (ARP1) associates with spectrin revealing a potential mechanism to link dynactin to intracellular organelles”. The Journal of Cell Biology 135 (6 Pt 2): 1815–29. (December 1996). doi:10.1083/jcb.135.6.1815. PMC 2133946. PMID 8991093. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2133946/. 
  11. ^ “beta III spectrin binds to the Arp1 subunit of dynactin”. The Journal of Biological Chemistry 276 (39): 36598–605. (September 2001). doi:10.1074/jbc.M104838200. PMID 11461920. 
  12. ^ “Dynactin-dependent, dynein-driven vesicle transport in the absence of membrane proteins: a role for spectrin and acidic phospholipids”. Molecular Cell 7 (1): 173–83. (January 2001). doi:10.1016/S1097-2765(01)00165-4. PMID 11172722. 
  13. ^ “Activation of endosomal dynein motors by stepwise assembly of Rab7-RILP-p150Glued, ORP1L, and the receptor betalll spectrin”. The Journal of Cell Biology 176 (4): 459–71. (February 2007). doi:10.1083/jcb.200606077. PMC 2063981. PMID 17283181. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2063981/. 
  14. ^ Drerup, Catherine M.; Herbert, Amy L.; Monk, Kelly R.; Nechiporuk, Alex V. (2017-04-17). “Regulation of mitochondria-dynactin interaction and mitochondrial retrograde transport in axons”. eLife 6: e22234. doi:10.7554/eLife.22234. ISSN 2050-084X. PMC 5413347. PMID 28414272. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28414272. 
  15. ^ a b “Dynactin's pointed-end complex is a cargo-targeting module”. Molecular Biology of the Cell 23 (19): 3827–37. (October 2012). doi:10.1091/mbc.E12-07-0496. PMC 3459859. PMID 22918948. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3459859/. 
  16. ^ “The p25 subunit of the dynactin complex is required for dynein-early endosome interaction”. The Journal of Cell Biology 193 (7): 1245–55. (June 2011). doi:10.1083/jcb.201011022. PMC 3216330. PMID 21708978. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3216330/. 
  17. ^ a b “Dynactin helps target Polo-like kinase 1 to kinetochores via its left-handed beta-helical p27 subunit”. The EMBO Journal 32 (7): 1023–35. (April 2013). doi:10.1038/emboj.2013.30. PMC 3616283. PMID 23455152. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3616283/. 
  18. ^ a b “Cytoplasmic dynein binds dynactin through a direct interaction between the intermediate chains and p150Glued”. The Journal of Cell Biology 131 (6 Pt 1): 1507–16. (December 1995). doi:10.1083/jcb.131.6.1507. PMC 2120689. PMID 8522607. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2120689/. 
  19. ^ “Structural dynamics and multiregion interactions in dynein-dynactin recognition”. The Journal of Biological Chemistry 286 (45): 39349–59. (November 2011). doi:10.1074/jbc.M111.296277. PMC 3234759. PMID 21931160. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3234759/. 
  20. ^ “BICD2, dynactin, and LIS1 cooperate in regulating dynein recruitment to cellular structures”. Molecular Biology of the Cell 23 (21): 4226–41. (November 2012). doi:10.1091/mbc.E12-03-0210. PMC 3484101. PMID 22956769. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3484101/. 
  21. ^ “In vitro reconstitution of a highly processive recombinant human dynein complex”. The EMBO Journal 33 (17): 1855–68. (September 2014). doi:10.15252/embj.201488792. PMC 4158905. PMID 24986880. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4158905/. 
  22. ^ “Activation of cytoplasmic dynein motility by dynactin-cargo adapter complexes”. Science 345 (6194): 337–41. (July 2014). Bibcode: 2014Sci...345..337M. doi:10.1126/science.1254198. PMC 4224444. PMID 25035494. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4224444/. 
  23. ^ “Structural organization of the dynein-dynactin complex bound to microtubules”. Nature Structural & Molecular Biology 22 (4): 345–7. (April 2015). doi:10.1038/nsmb.2996. PMC 4385409. PMID 25751425. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4385409/. 
  24. ^ “The interaction between cytoplasmic dynein and dynactin is required for fast axonal transport”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 94 (22): 12180–5. (October 1997). Bibcode: 1997PNAS...9412180W. doi:10.1073/pnas.94.22.12180. PMC 23743. PMID 9342383. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC23743/. 
  25. ^ “Regulation of cytoplasmic dynein function in vivo by the Drosophila Glued complex”. The Journal of Cell Biology 131 (2): 411–25. (October 1995). doi:10.1083/jcb.131.2.411. PMC 2199972. PMID 7593168. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2199972/. 
  26. ^ “Dynactin increases the processivity of the cytoplasmic dynein motor”. Nature Cell Biology 2 (1): 20–4. (January 2000). doi:10.1038/71338. PMID 10620802. 
  27. ^ “Dynactin enhances the processivity of kinesin-2”. Traffic 8 (2): 124–9. (February 2007). doi:10.1111/j.1600-0854.2006.00517.x. PMID 17181772. 
  28. ^ “Molecular characterization of the 50-kD subunit of dynactin reveals function for the complex in chromosome alignment and spindle organization during mitosis”. The Journal of Cell Biology 132 (4): 617–33. (February 1996). doi:10.1083/jcb.132.4.617. PMC 2199864. PMID 8647893. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2199864/. 
  29. ^ “Cytoplasmic dynein and dynactin in cell division and intracellular transport”. Current Opinion in Cell Biology 11 (1): 45–53. (February 1999). doi:10.1016/S0955-0674(99)80006-4. PMID 10047518. 
  30. ^ “Opposing motor activities are required for the organization of the mammalian mitotic spindle pole”. The Journal of Cell Biology 135 (2): 399–414. (October 1996). doi:10.1083/jcb.135.2.399. PMC 2121053. PMID 8896597. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2121053/. 
  31. ^ “Formation of spindle poles by dynein/dynactin-dependent transport of NuMA”. The Journal of Cell Biology 149 (4): 851–62. (May 2000). doi:10.1083/jcb.149.4.851. PMC 2174573. PMID 10811826. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2174573/. 
  32. ^ “Cytoplasmic dynein/dynactin drives kinetochore protein transport to the spindle poles and has a role in mitotic spindle checkpoint inactivation”. The Journal of Cell Biology 155 (7): 1159–72. (December 2001). doi:10.1083/jcb.200105093. PMC 2199338. PMID 11756470. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2199338/. 
  33. ^ “ZW10 helps recruit dynactin and dynein to the kinetochore”. The Journal of Cell Biology 142 (3): 763–74. (August 1998). doi:10.1083/jcb.142.3.763. PMC 2148168. PMID 9700164. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2148168/. 
  34. ^ “Dynactin is required to maintain nuclear position within postmitotic Drosophila photoreceptor neurons”. Development 131 (19): 4677–86. (October 2004). doi:10.1242/dev.01366. PMC 2714772. PMID 15329347. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2714772/. 
  35. ^ “Mechanism of positioning the cell nucleus in vertebrate photoreceptors”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104 (37): 14819–24. (September 2007). Bibcode: 2007PNAS..10414819T. doi:10.1073/pnas.0700178104. PMC 1976238. PMID 17785424. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1976238/. 
  36. ^ “Dynamics of cytoplasmic dynein in living cells and the effect of a mutation in the dynactin complex actin-related protein Arp1”. Current Biology 10 (10): 603–6. (May 2000). doi:10.1016/S0960-9822(00)00488-7. PMID 10837229. 
  37. ^ “Genetic interactions among cytoplasmic dynein, dynactin, and nuclear distribution mutants of Neurospora crassa”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 93 (10): 4775–80. (May 1996). Bibcode: 1996PNAS...93.4775B. doi:10.1073/pnas.93.10.4775. PMC 39355. PMID 8643479. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC39355/. 
  38. ^ “Cytoplasmic dynein as a facilitator of nuclear envelope breakdown”. Cell 108 (1): 97–107. (January 2002). doi:10.1016/S0092-8674(01)00628-6. PMID 11792324. 
  39. ^ “Dynactin is required for microtubule anchoring at centrosomes”. The Journal of Cell Biology 147 (2): 321–34. (October 1999). doi:10.1083/jcb.147.2.321. PMC 2174233. PMID 10525538. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2174233/. 
  40. ^ “Distinct cell cycle-dependent roles for dynactin and dynein at centrosomes”. The Journal of Cell Biology 159 (2): 245–54. (October 2002). doi:10.1083/jcb.200203089. PMC 2173046. PMID 12391026. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2173046/. 
  41. ^ “Dynactin is required for bidirectional organelle transport”. The Journal of Cell Biology 160 (3): 297–301. (February 2003). doi:10.1083/jcb.200210066. PMC 2172679. PMID 12551954. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2172679/. 

関連文献

[編集]

関連項目

[編集]
「https://ja.wikipedia.org/w/index.php?title=ダイナクチン&oldid=96497597」から取得