Transport af molekylære motorer til cilia

Molekylære motorer producerer den kraft, der driver slaget af sædcellehaler til at generere bevægelse mod ægcellen til befrugtning. Ny forskning viser nu, hvordan de molekylære motorer, der driver sædcellernes bevægelse, genkendes og transporteres specifikt ind i cellens haleregion. Denne viden kan bane vejen for en bedre forståelse af sygdomsfremkaldende mutationer, der forårsager sterilitet.

Molekylære motorer bruger molekylet ATP som energikilde til at organisere cellernes indre liv. Dyneiner er de største og mest komplekse molekylære motorer og er ansvarlige for intracellulær transport og for generering af den kraft, der kræves for motilitet af ciliumorganeller. Cilia er tynde strukturer, der findes på overfladen af ​​vores celler, hvor de fungerer som sensorer, der modtager signaler fra miljøet og som motorer, der får cellen eller miljøet til at bevæge sig.

Bevægelige cilia findes som en enkelt kopi på sædceller og i flere kopier på celler i vores lunger, hvor de genererer en væskestrøm, der er nødvendig for fjernelse af støvpartikler og patogener fra luftvejene. De store dynein-motorer (kendt som 'ydre dynein-arme', ODA) - som er nødvendige for flimmerhårens motilitet - transporteres aktivt ind i flimmerhårene via det intraflagelle transportsystem (IFT) og transportadapteren ODA16. Mutationer i dynein-motorer eller IFT-faktorer kan resultere i infertilitet og respiratorisk defekt.

Et internationalt forskerhold kortlagde nu, hvordan dyneinmotorer genkendes af adapterproteinet ODA16 og importeres til cilia via IFT -systemet. Krystalstrukturen af ​​ODA16 viser, hvordan det største tøndelignende domæne genkender dynein-motorer og samtidig binder IFT-komplekset via en kløft genereret af tøndedomænet og et mindre domæne placeret på toppen af ​​tønden. ODA16 fungerer således som en ægte adapter mellem de store dynein- og IFT-komplekser (se figur).

Denne nye viden kan bane vejen for strukturbestemmelse af IFT-komplekser forbundet med dynein-motorer via ODA16, hvilket vil føre til en dybere forståelse af ciliære mekanismer og sygdomsfremkaldende mutationer i gener, der koder for dynein- og IFT-proteiner.

Forskerholdet består af Michael Taschner og Esben Lorentzen fra Institut for Molekylærbiologi og Genetik, Aarhus Universitet, Jérôme Basquin fra Max Planck Institute, Andre? Moura?o fra Helmholz Center (begge i München, Tyskland) og Mayanka Awashti fra Maryland University, USA.

Resultaterne er offentliggjort i det videnskabelige Journal of Biological Chemistry .