Dynein

Fig 16–54. Cytoplasmic dynein. (A) cryoEM 재구성. (B) 두 heavy chain이 motor head, stalk, tail domain으로 구성. (C) Heavy chain의 domain 구성: 6개의 AAA domain 중 하나가 주요 ATPase 활성.

Dynein은 minus end 방향으로 이동하는 motor protein 계열로, kinesin과는 구조적으로 무관하다. Dynein의 두 major branch는 cytoplasmic dynein과 axonemal dynein이다.

Cytoplasmic Dynein

Cytoplasmic dynein 1은 두 개의 heavy chain으로 이루어진 homodimer이다. 거의 모든 진핵세포에 단일 유전자로 인코딩되며, organelle과 mRNA 수송, mitosis에서의 spindle 구성, 세포 이동 시 centrosome과 핵의 위치 결정에 관여한다.

Cytoplasmic dynein은 카고에 결합하기 위해 dynactin 복합체와 adaptor protein이 필요하다.

Fig 16–56. Dynactin과 adaptor protein이 dynein을 organelle에 연결하는 방식. Dynactin은 Arp1로 이루어진 짧은 actin-like 필라멘트를 포함한다.

Dynactin 복합체는 actin-related protein인 Arp1로 이루어진 짧은 filament를 포함하며, microtubule에 약하게 결합하는 요소, dynein 자체에 결합하는 요소, adaptor protein을 통해 cargo에 연결된다.

세포 내 microtubule 배열에서 minus end는 centrosome 근처 세포 중심부, plus end는 세포 periphery를 향한다. 따라서 dynein은 vesicle과 organelle을 세포 중심부 방향(retrograde axonal transport, centripetal 이동)으로 수송한다. 동물 세포에서 minus end 방향 수송은 거의 모두 cytoplasmic dynein 1이 담당하며, plus end 방향 수송은 15개 이상의 kinesin이 담당한다.

Cytoplasmic dynein 2는 cilia를 갖는 세포에만 있으며, cilia 내에서 tip에서 base 방향(역행)으로 수송(intraflagellar transport, IFT)한다.

Power Stroke 메커니즘

ATP 결합과 가수분해로 linker 영역이 minus end 방향으로 head를 던지고, microtubule-binding site가 8 nm 이동한 위치에 재결합한다. Pi와 ADP 방출 시 linker의 conformational change(power stroke)가 tail과 카고를 minus end 방향으로 당긴다. 한 cycle당 약 8 nm 이동한다.

Axonemal dynein에 대한 내용은 Ciliary dynein 참조.