La dynactine (ou complexe activateur de la Dynéine) est une protéine multimérique localisée dans les cellules eucaryotes qui assiste au transport intracellulaire bidirectionnel en interagissant comme un adaptateur entre la dynéine et la kinésine-2 tout en les liant à l'organelle ou la vésicule à être transportéeA. Schroer Trina, Annual Review of Cell and Developmental Biology, in Annual Review of Cell and Developmental Biology , novembre 2004, . doi:10.1146/annurev.cellbio.20.012103.094623. .Sean W. Deacon, Anna S. Serpinskaya, Patricia S. Vaughan, Monica Lopez Fanarraga, Isabelle Vernos, Kevin T. Vaughan, Vladimir I. Gelfand, Dynactin is required for bidirectional organelle transport, in The Journal of Cell Biology (3), 2003, . doi:10.1083/jcb.200210066. . .. Elle est aussi requise pour l'initiation du transport du cargo depuis l'axone distale.
Structure et mécanisme d'action
La dynactine fait partie des protéines de la famille adénosine triphosphatase (ATPase). Elle consiste en plusieurs sous-unités dont le doublet p150Glued (encodé par le gène DCTN1) est la plus large et est essentielle pour la fonction de la protéine. La structure de la dynactine est très conservée chez les vertébrés.
Il y a trois isoformes encodés par un seul gène p150GluedSR. Gill, TA. Schroer, I. Szilak, E.R. Steuer, M. P. Sheetz, D. W. Cleveland, Dynactin, a conserved, ubiquitously expressed component of an activator of vesicle motility mediated by cytoplasmic dynein, in The Journal of Cell Biology (6), 1991, . doi:10.1083/jcb.115.6.1639. . .. Le complexe de dynactine visualisé par microscopie électronique apparait comme étant un court filament de en longueur, et ressemble à un F-actine plus mince, terminant en deux têtes globulairesD. A. Schafer, SR. Gill, JA. Cooper, JE. Heuser, TA. Schroer, Ultrastructural analysis of the dynactin complex: an actin-related protein is a component of a filament that resembles F-actin, in The Journal of Cell Biology (2), 1994, . doi:10.1083/jcb.126.2.403. . ..
Le complexe de la dynactine consiste en trois domaines structuraux majeurs: (1) avant bras-épaule: DCTN1, DCTN2/dynamitine, DCTN3/p22/p24; (2) la canne Arp1: Arp1/centractine, active, CapZ; et (3) le complexe terminal en pointe: Actr10/Arp11, DCTN4/p62, DCTN5/p25, et DCTN6/p27DM. Eckley, SR. Gill, K. A. Melkonian, JB. Bingham, HV. Goodson, JE. Heuser, TA. Schroer, Analysis of Dynactin Subcomplexes Reveals a Novel Actin-Related Protein Associated with the Arp1 Minifilament Pointed End, in The Journal of Cell Biology (2), 1999, . doi:10.1083/jcb.147.2.307. . .. La dynactine interagit directement avec la dynéine par la liaison de la chaine intermédiaire de la dynéine avec le doublet p150GluedKT. Vaughan, RB. Vallee, Cytoplasmic dynein binds dynactin through a direct interaction between the intermediate chains and p150Glued, The Journal of Cell Biology (6 Pt 1), 1995, . doi:10.1083/jcb.131.6.1507. . . DCTN2 (dynamitine) est aussi impliqué dans l'attachement des microtubules aux centrosomes et il peut avoir un rôle dans la formation des synapses pendant le développement du cerveauY. Uetake, Y. Terada, J. Matuliene, R. Kuriyama, Interaction of Cep135 with a p50 dynactin subunit in mammalian centrosomes, in Cell Motil. Cytoskeleton (1), mai 2014, . doi:10.1002/cm.10175. .. DCTN4 (p62) lie directement à la sous-unité Arp1 de la dynactineS. Karki, MK. Tokito, EL. Holzbaur, A dynactin subunit with a highly conserved cysteine-rich motif interacts directly with Arp1, J. Biol. Chem (7), février 2001, . doi:10.1074/jbc.275.7.4834. .JA. Garces, IB. Clark, DR. Meyer, RB. Vallee, Interaction of the p62 subunit of dynactin with Arp1 and the cortical actin cytoskeleton, in Curr. Biol. (24), 1999, . doi:10.1016/S0960-9822(00)80122-0. ..
Arp1 est le domaine de la liaison de la dynactine aux vésicules membranaires (Golgi ou endosome tardif) par son association avec la β-spectrineEA. Holleran, MK. Tokito, S. Karki, EL. Holzbaur, Centractin (ARP1) associates with spectrin revealing a potential mechanism to link dynactin to intracellular organelles, in The Journal of Cell Biology (6 Pt 2), 1996, . doi:10.1083/jcb.135.6.1815. . .EA. Holleran, LA. Ligon, M. Tokito, MC. Stankewich, JS. Morrow, E. L. F. Holzbaur, βIII Spectrin Binds to the Arp1 Subunit of Dynactin, in The Journal of Biological Chemistry (39), 2001, . doi:10.1074/jbc.M104838200. .V. Muresan, MC. Stankewich, W. Steffen, JS. Morrow, EL. Holzbaur, BJ. Schnapp, Dynactin-Dependent, Dynein-Driven Vesicle Transport in the Absence of Membrane Proteins, in Molecular Cell (1), 2001, . doi:10.1016/S1097-2765(01)00165-4. .M. Johansson, N. Rocha, W. Zwart, I. Jordens, L. Janssen, C. Kuijl, VM. Olkkonen, J. Neefjes, Activation of endosomal dynein motors by stepwise assembly of Rab7–RILP–p150Glued, ORP1L, and the receptor βlll spectrin, in The Journal of Cell Biology (4), 2007, . doi:10.1083/jcb.200606077. . .. Le complexe terminal en pointe (CEP) est impliqué dans la liaison sélective du cargo. Les sous-unités de CEP p62/DCTN4 et Arp11/Actr10 sont essentielles pour l'intégrité du complexe de dynactine et pour cibler la dynactine/dynéine vers l'enveloppe nucléaire avant la mitoseD. Salina, K. Bodoor, DM. Eckley, TA. Schroer, JB. Rattner, B. Burke, Cytoplasmic dynein as a facilitator of nuclear envelope breakdown, in Cell (1), 11 janvier 2002, . doi:10.1016/S0092-8674(01)00628-6. .J. Zhang, L. Wang, L. Zhuang, L. Huo, S. Musa, S. Li, X. Xiang, Arp11 affects dynein-dynactin interaction and is essential for dynein function in Aspergillus nidulans, Traffic (Copenhague, Danemark) (7), juillet 2008, . doi:10.1111/j.1600-0854.2008.00748.x. .TY. Yeh, NJ. Quintyne, BR. Scipioni, DM. Eckley, TA. Schroer, Dynactin's pointed-end complex is a cargo-targeting module, in Molecular Biology of the Cell (19), octobre 2012, . doi:10.1091/mbc.E12-07-0496. .. p25/DCTN5 et p27/DCTN6 de la dynactine ne sont pas essentiels pour l'intégrité du complexe de dynactine, mais sont requis pour le transport des endosomes précoces et recyclés pendant l'interphase et la régulation des checkpoints lors de l'assemblage du fuseau mitotique lors de la mitoseJ. Zhang, X. Yao, L. Fischer, JF. Abenza, MA. Peñalva, X. Xiang, The p25 subunit of the dynactin complex is required for dynein-early endosome interaction, The Journal of Cell Biology (7), 27 juin 2011, . doi:10.1083/jcb.201011022. .TY. Yeh, AK. Kowalska, BR. Scipioni, FK. Cheong, M. Zheng, U. Derewenda, ZS. Derewenda, TA. Schroer, Dynactin helps target Polo-like kinase 1 to kinetochores via its left-handed beta-helical p27 subunit, The EMBO Journal (7), 3 avril 2013, . doi:10.1038/emboj.2013.30. ..
Fonctions
La dynactine est souvent essentielle à l'activité de la dynéineTA. Schroer, MP. Sheetz, Two activators of microtubule-based vesicle transport, J Cell Biol. (5), 1991, . doi:10.1083/jcb.115.5.1309. . . et peut être considéré comme un récepteur pour la dynéine en modulant la liaison de la dynéine sur les organelles d'une cellule qui sont transportées le long des microtubulesC. M. Waterman-Storer, S. B. Karki, S. A. Kuznetsov, J. S. Tabb, D. G. Weiss, G. M. Langford, E. L. Holzbaur, The interaction between cytoplasmic dynein and dynactin is required for fast axonal transport, Proc. Natl. Acad. Sci. USA., (22), 1997, . doi:10.1073/pnas.94.22.12180. . .M. McGrail, J. Gepner, A. Silvanovich, S. Ludmann, M. Serr, TS. Hays, Regulation of cytoplasmic dynein function in vivo by the Drosophila Glued complex, in J Cell Biol. (2), 1995, . doi:10.1083/jcb.131.2.411. . .. La dynactine améliore aussi la processivité de la dynéine cytoplasmiqueSJ. King, TA. Schroer, Dynactin increases the processivity of the cytoplasmic dynein motor, Nature Cell Biology (1), 2000, . doi:10.1038/71338. . et de la kinésie-2MA. Berezuk, TA. Schroer, Dynactin Enhances the Processivity of Kinesin-2, in Traffic (2), 2007, . doi:10.1111/j.1600-0854.2006.00517.x. ..
La dynactine est impliquée dans différentes réactions telles l'alignement chromosomique et l'organisation du fuseau mitotiqueCJ. Echeverri, BM. Paschal, KT. Vaughan, RB. Vallee, Molecular characterization of the 50-kD subunit of dynactin reveals function for the complex in chromosome alignment and spindle organization during mitosis, in The Journal of Cell Biology (4), 1996, . doi:10.1083/jcb.132.4.617. . . lors de la division cellulaireKarki Sher, LF. Holzbaur Erika, Cytoplasmic dynein and dynactin in cell division and intracellular transport, in Current Opinion in Cell Biology (1), , . doi:10.1016/S0955-0674(99)80006-4. .. La dynactine contribue au focus aux pôles du fuseau mitotique par sa liaison à la protéine d'appariement nucléaire mitotique (NuMA)T. Gaglio, A. Saredi, JB. Bingham, MJ. Hasbani, SR. Gill, TA. Schroer, DA. Compton, Opposing motor activities are required for the organization of the mammalian mitotic spindle pole, in J. Cell Biol. (2), 1996, . doi:10.1083/jcb.135.2.399. . .A. Merdes, R. Heald, K. Samejima, WC. Earnshaw, DW. Cleveland, Formation of Spindle Poles by Dynein/Dynactin-Dependent Transport of Numa, in J Cell Biol. (4), 2000, . doi:10.1083/jcb.149.4.851. . .. La dynactine cible aussi les kinétochores en se liant entre la dynamitine/DCTN2 et zq10 et a un rôle dans l'inactivation du checkpoint du fuseau mitotiqueBJ. Howell, BF. McEwen, JC. Canman, DB. Hoffman, EM. Farrar, CL. Rieder, ED. Salmon, Cytoplasmic dynein/dynactin drives kinetochore protein transport to the spindle poles and has a role in mitotic spindle checkpoint inactivation, in J Cell Biol. (7), 2001, . doi:10.1083/jcb.200105093. . .DA. Starr, BC. Williams, TS. Hays, ML. Goldberg, ZW10 Helps Recruit Dynactin and Dynein to the Kinetochore, in J Cell Biol. (3), 1998, . doi:10.1083/jcb.142.3.763. . ..
Pendant la prométaphase, la dynactine aide aussi à cibler la polo-like kinase 1 (Plk1) aux kinétochores avec la cycline dépendante kinase 1 (Cdk1)-p27/DCTN6 phosphorylée, qui est impliquée dans l'attachement efficace des microtubules-kinétochores et au recrutement de la protéine Mad1 dans l'étape du checkpoint pour l'assemblage du fuseau mitotique. Aussi, la dynactine joue un rôle essentiel au maintien de la position nucléaire chez la drosophileJL. Whited, A. Cassell, M. Brouillette, PA. Garrity, Dynactin is required to maintain nuclear position within postmitotic Drosophila photoreceptor neurons, in Development (19), octobre 2014, . doi:10.1242/dev.01366. . ., chez le poisson zèbreM. Tsujikawa, Y. Omori, J. Biyanwila, J. Malicki, Mechanism of positioning the cell nucleus in vertebrate photoreceptors, in Proc Natl Acad Sci U S A. , (37), 2007, . doi:10.1073/pnas.0700178104. . . et chez différents champignonsX. Xiang, G. Han, DA. Winkelmann, W. Zuo, NR. Morris, Dynamics of cytoplasmic dynein in living cells and the effect of a mutation in the dynactin complex actin-related protein Arp1, in Curr Biol. (10), 2000, . doi:10.1016/S0960-9822(00)00488-7. .KS. Bruno, JH. Tinsley, PF. Minke, M. Plamann, Genetic interactions among cytoplasmic dynein, dynactin, and nuclear distribution mutants of Neurospora crassa, in Proc Natl Acad Sci U S A. (10), 1996, . doi:10.1073/pnas.93.10.4775. . .. La dynéine et la dynactine sont concentrées sur l'enveloppe nucléaire pendant la prophase et facilitent la destruction de l'enveloppe nucléaire via les sous-unités DCTN4/p62 et Arp11D. Salina, K. Bodoor, DM. Eckley, TA. Schroer, JB. Rattner, B. Burke, Cytoplasmic Dynein as a Facilitator of Nuclear Envelope Breakdown, in Cell (1), 2012, . doi:10.1016/S0092-8674(01)00628-6. ..