Moteurs moléculaires : Dynéines
Structure de la dynactine (2) : filament

La dynactine, grosse molécule de 1 MDalton, contenant plus de 20 sous-unités, correspondant à 12 protéines différentes, comprend :

• une épaule (shoulder), formée par l'extrémité C-terminale de p150glued, deux p50 et p24,
• un bras constitué par l'extrémité N-terminale de p150glued,
• un filament composé de  8 molécules d'Arp1 et d'une molécule de β-actin.

Par analogie avec l'actine, le filament possède deux extrémités coiffées par des complexes protéiques différents :

• une l'extrémité barbée (+),
• une extrémité pointée (-)

Filament proprement dit

1. Le filament de dynactine, i.e. domaine Arp1, comprend :

• 

  8 molécules d'Arp1 (Actin-related protein 1 ou ACRTR1A), formant deux protofilaments, i.e. le protofilament supérieur en contient 5 (A,C, E, G, I) et le protofilament inférieur 3 (B,D, F),
• d'une molécule de β-actine qui se place en H, i.e. en-dessous de I et G, à côté de F.

Arp1 et la β-actine ont 53 % d'identité de séquence ( structure de Arp1).

• Ils sont formés de quatre sous-domaines entourant un site de liaison de nucléotide.
• Un contact clé dans le filament est la boucle du sous-domaine 2 qui peut interagir avec le sillon des sous-domaines 1 et 3 de l'unité voisine (cf. figure suivante).

2. À l'extrémité pointée (-), le protofilament inférieur se termine par la β-actine (H) tandis que le supérieur se termine par une unité Arp1, i.e. Arp1-I, en contact avec Arp11 ( Arp11 et extrémité pointée).

Remarque : certains auteurs incluent Arp11 dans le filament de dynactine.

3. Dans les complexes D₂DA, et peut-être dans les DDA, le filament Arp1 plutôt que la sous-unité p150 interagirait avec les queues des chaînes lourdes de dynéine (interactions directes dynéine/dynactine)

Extrémité barbée (+)

1. L'extrémité barbée (+) est coiffée par CapZ, protéine de coiffage hétérodimérique CPα/CPβ qui, habituellement, termine l'élongation des filaments d'actine dans le cytosol.

L'interaction globale entre le CP et l'extrémité barbée de la dynactine est très similaire à celui de l'actine (A barbed end interference mechanism reveals how capping protein promotes nucleation in branched actin networks 2021).

2. L'hétérodimère CapZαβ coiffe Arp1-A et Arp1-B.

Les hélices C-terminales (tentacules) de CapZα et CapZβ s'insèrent dans les rainures des sous-domaines 1 et 3 de Arp1-A et Arp1-B, bloquant ainsi l'interaction et inhibant l'allongement des sous-unités.

• La tentacule α bloque toute la surface de l'extrémité barée exposée de Arp1-B en étant insérée dans la fente hydrophobe.
• La tentacule β est ancrée sur Arp1-A, mais semble conserver une certaine flexibilité comme dans l'actine.

3. Dans le filament d'actine, une boucle appelée plug, clapet, obturateur en français, relie ensemble trois sous-unités d'actine (Structure of the F–actin–tropomyosin complex 2015).

• Le plug de Arp1 contient quatre résidus chargés négativement, i.e. D266, E270, E271 et E273, contre un seul dans l'actine, i.e. E270 (Structural basis of actin filament capping at the barbed-end: a cryo-electron microscopy study 2006).
• Cette boucle est proche d'un groupe de quatre résidus chargés positivement sur CapZα, i.e. K223, K256, K266 et K268, suggérant que CapZαβ se lie à Arp1 avec une affinité plus élevée que l'actine.

Extrémité pointée (-)

L'extrémité pointée (-), formé par le complexe terminal, comprend :

• Arp11 (Actr10),
• p62 (DCTN4),
• p25 (DCTN5),
• p27 (DCTN6).

Remarque : Arp11 peut être inclus ou non selon les auteurs dans l'extrémité pointée.

Arp11

Arp11 est la plus éloignée évolutionairement de toutes les protéines liées à l'actine (Analysis of Dynactin Subcomplexes Reveals a Novel Actin-Related Protein Associated with the Arp1 Minifilament Pointed End 1999).

1. À l'extrémité pointée, le protofilament inférieur se termine par la β-actine (H) tandis que le supérieur se termine par une unité Arp1, i.e. Arp1-I.

Cette conformation crée un site de liaison distinctif pour Arp11.

• Arp11 possède un sous-domaine-2 trop court, i.e. 14 résidus au lieu de 38, pour l'ajout de nouvelles sous-unités. au protofilament inférieur.
• Arp11 se lie directement au protofilament supérieur sur la boucle du sous-domaine-2 d'Arp1-I, en bloquant stériquement l'ajout de sous-unités supplémentaires.

2. Arp11 entre en contact avec p25, moins avec p27 et avec p62.

p25 et p27

p25 et p27, qui sont apparentés, adoptent tous deux des plis β-hélicoïdaux similaires à gauche, p27 contenant une hélice C-terminale plus courte que p25 (Dynactin helps target Polo-like kinase 1 to kinetochores via its left-handed beta-helical p27 subunit 2013).

1. Une liaison croisée clé se situe entre p25 (résidu 175) et p62 (résidu 406).

p25 est situé entre le sandwich β de p62 et p27.

• Son pli β-hélicoïdal entre en contact avec la selle de p62.t
• Son hélice C-terminale, qui est rigidement attachée au pli β-hélicoïdal, établit des interactions avec le domaine β-sandwich de p62.

p25 établit un petit contact avec Arp11, mais est principalement maintenu en place par ses interactions avec p62.

2. p27 se lie à p25 via une interface étendue le long de leurs plis en hélice β .

p27 établit également un petit contact avec Arp11 et un certain nombre d'interactions avec la selle de p62, mais bien que moins que p25.

p62

p62 adopte un pli inhabituel.

1. Le domaine β-sandwich est formé par les feuillets β N-terminaux et C-terminaux qui se rejoignent.

2. La selle (saddle en anglais) forme la partie centrale.

• Elle contient plusieurs cystéines qui se replient en trois motifs de liaison au zinc, qui pourrait aussi être du fer (Metal binding properties, stability and reactivity of zinc fingers 2018).
• La selle p62 s'enroule autour de la sous-unité Arp11 à la fin du filament de dynactine.

3. Une longue hélice s'étend du milieu du domaine de la selle et est suivie d'une boucle partiellement désordonnée qui :

• se replie sur la surface d'Arp11,
• entre en contact avec la sous-unité de β-actine voisine dans le filament, i.e. par l'interaction entre K157 et K222 sur p62 à K50 et K61 sur l'actine respectivement.

p62 et Arp11 cible la dynactine/dynéine vers l'enveloppe nucléaire avant la mitose.

p25 et p27 sont requis :

• pour le transport des endosomes précoces et de recyclage pendant l'interphase (The p25 subunit of the dynactin complex is required for dynein–early endosome interaction 2011).
• la régulation des checkpoints lors de l'assemblage du fuseau mitotique lors de la mitose (Dynactin helps target Polo-like kinase 1 to kinetochores via its left-handed beta-helical p27 subunit 2013).

Rôles de la dynactine

1. La dynactine est un constituant des complexes DDA ou D₂DA, i.e. Dynéine, Dynactine, Adaptateur.

2. La dynactine peut être co-localisée et co-immunoprécipitée avec le complexe WASH sur la surface des membranes endosomales indiquant que les deux machines moléculaires interagissent directement ou indirectement.

La queue de FAM21 du complexe WASH interagit avec la protéine de coiffe CapZ de la dynactine par le motif CPI (Capping Protein Interaction),