Moteurs moléculaires : Dynéines
Structure de la dynactine (1) : épaule et bras

Les dynéines font partie des moteurs moléculaires linéaires et doivent former des complexes DDA ou D₂DA, i.e. Dynéine, Dynactine, Adaptateur, comprenant :

• une ou deux dynéines,
• une dynactine,
• un adaptateur.

Structure générale de la dynactine

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-actine.

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

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

Épaule (shoulder)

Vue d'ensemble

1. L'épaule est formée par deux sous-domaines qui se trouvent l'un au-dessus de l'autre :

• un sous domaine supérieur,
• un sous-domaine inférieur.

L'épaule (shoulder) comprend (Cryo‐EM reveals the complex architecture of dynactin's shoulder region and pointed end 2021) :

• p150glued (DCTN1),
• deux p50 (dynamitine/DCTN2), i.e. p50-A/B,
• p24 (p22/DCTN3/).

Ces protéines forment de longs faisceaux d'hélices alpha qui s'enroulent les unes sur les autres et entrent en contact avec le filament.

• Les extrémités N-terminales des p50 émergent de l'épaule et recouvrent le filament, fournissant un mécanisme de contrôle de sa longueur.
• Les extrémités C-terminales des p150glued, sont intégrées dans l'épaule, alors que les extrémités N-terminales sont projetés à l'extérieur et forment le bras.

2. Ces deux domaines, liés par un domaine de dimérisation, sont formés par deux bras contenant :

• trois hélices α, i.e. hélices de p24 et p50-A/B,
• un domaine hélicoïdal court, appelé crochet (hook), i.e. hélices de p50-A et d'une partie du domaine N-terminal de p150glued,
• un autre domaine hélicoïdal court, appelé rame (paddle), i.e. hélices de p50-A/B,

Le domaine de dimérisation est formé par les quatre sous-unités.

Structure de l'épaule

Partie C-terminale de p150

La partie C-terminale de p150 pénètre dans l'épaule autour du résidu 1096.

Elle se lie avec les parties de p50 et p24 au milieu du bras, ce qui suggère fortement qu'il s'agit d'une partie obligatoire de l'épaule de la dynactine.

• Les résidus 1096–1140 courent le long du bras, établissant des contacts avec les sous-unités p50 et p24.
• La section suivante de p150 forme une épingle à cheveux hélicoïdale qui représente les deux tiers du crochet.
• La chaîne polypeptidique se replie alors de manière inattendue dans le domaine de dimérisation, contribuant à deux brins β et une hélice α (résidus 1253–1286).

p50

1. La région de p50-A/B qui est intégrée dans l'épaule comprend les résidus 100 à 405.

• Les parties C-terminales de p50 forment un faisceau à trois hélices avec l'intégralité de p24 pour constituer le bras long.
• Les deux p50 relient le bras au domaine de dimérisation..

2. Dans le crochet et la rame, les parties les plus N-terminales des deux p50 se replient dans différentes conformations, i.e. les résidus 1 à 100 dans chaque sous-domaine se projettent des côtés opposés des rames.

Ces régions correspondent aux ER (Extended Region) décrites dans : The structure of the dynactin complex and its interaction with dynein (2015).

Par exemple, pour le sous-domaine inférieur :

• p50-A à l'extrémité N-terminale contacte les sous-unités Arp1-B et -D dans le filament (ER-3)
• p50-B à l'extrémité N-terminale de l'autre côté du filament interagit avec les sous-unités Arp1-A, -C et -E (ER-1).

Les connexions du sous-domaine supérieur au filament sont faibles mais sur la base de la proximité, p50-A devrait se connecter aux sous-unités Arp-G et -I (ER-2), et p50-B à la sous-unité Arp-F (ER-4).

3. Ces extrémités N-terminales de p50 seraient capables de déplacer l'épaule du filament de dynactine et de maintenir la longueur de la dynactine constante (Dynactin integrity depends upon direct binding of dynamitin to Arp1 2014).

Ces extrémités occupent une rainure chargée positivement sur le filament de dynactine qui équivaut à la rainure de liaison de la tropomyosine sur l'actine ( Protéines de stabilisation : tropomyosine).

p24

p24 est entièrement contenu dans le bras.

Bras : projection N-terminale de p150glued

Les derniers 1227 acides aminés des deux p150glued, composés d'environ 1300 résidus, qui se projettent en dehors de l'épaule (de 50 nm environ), sont constitués, chacun, par plusieurs domaines impliqués dans la liaison des microtubules.

Domaine N-terminal (MTBD) du bras

Le domaine N-terminal (1-191), qui peut interagir avec les microtubules, est composé par  (Conformational Flexibility of p150Glued(1–191) Subunit of Dynactin Assembled with Microtubules 2019) :

• 

  le domaine N-terminal CAP-Gly N-terminal (19-107),
• le domaine basique (115-145),
• le domaine SP (146–191), riche en sérine et en proline.

1. Le premier site de liaison avec les microtubules (MTBD) est dans le domaine CAP-Gly (Cytoskeleton-Associated Protein Glycine-rich) épaulé par la protéine de liaison terminale EB1 (Internal Dynamics of Dynactin CAP-Gly Is Regulated by Microtubules and Plus End Tracking Protein EB1 2015 et Atomic-resolution structure of the CAP-Gly domain of dynactin on polymeric microtubules determined by magic angle spinning NMR spectroscopy 2015).

2. Le deuxième site de liaison se situerait dans le domaine basique (S111-I116, A124-R132 et K144-T146).

• Les domaines basique et riche en SP sont intrinsèquement désordonnés en solution et améliorent considérablement l'affinité de liaison aux microtubules.
• p150glued conserve un degré élevé de flexibilité lors de la liaison aux microtubules, à l'exception de ces régions.

p150 serait impliqué dans l'attachement des microtubules lors de l'activation du transport des cargos, i.e. sur les microtubules tyrosinés, mais plus par la suite, i.e. le complexe DDA peut se déplacer sur des microtubules non tyrosinés (Activation of cytoplasmic dynein motility by dynactin-cargo adapter complexes 2014).

Autres domaines du bras

1. Le domaine coiled-coil (superhélice) replié dimérique (CC1A et CC1B) intervient dans la régulation du transport par la dynéine par la liaison de CC1B avec la chaîne intermédiaire (IC) de la dynéine ( interactions directe dynéine/dynactine).

2. Un domaine intercoiled dimérique globulaire (ICD) relie les deux domaines coiled-coil.

3. Un deuxième domaine coiled-coil (superhélice), i.e. CC2 émerge de l'épaule.

Filament de dynactine