Dynein is een motoreiwit dat voornamelijk zorgt voor de beweeglijkheid van cilia en flagella. Het is dus een belangrijke intracellulaire component van de trilharen epitheelman sperma, buis van Eustachius en bronchiën of baarmoedertube. Mutatie van verschillende genen kan de werking van dyneïne verminderen.
Wat is dynein?
Samen met myosine, kinesine en prestin vormt het cytoskeleteiwit dyneïne de groep van motorische eiwitten De allosterische motor eiwitten zijn verantwoordelijk voor het transporteren van ladingen zoals celorganellen of blaasjes in cellen. Ze behoren tot het intracellulaire eiwitten en kunnen zich binden aan een eiwitnetwerk dankzij hun motorische domein. Hun staartdomein heeft een bindende site voor de ladingen. Dynein vormt gewoonlijk dimeren van twee monomeren. Ze binden zich aan microtubuli, dit zijn buisvormige filamenten gemaakt van eiwitten. Transport van microtubuli gebeurt meestal vanaf de celmembraan richting de kern. Dynein heeft verschillende subtypes. Sommige zijn uitsluitend te vinden in het axonema van cilia en flagella. Dyneïne maakt, samen met kinesine, deel uit van microtubuli-filamenten van het cytoskelet. Flagella en beweeglijke trilharen worden door dyneïne een beweeglijke en uitlijnbare component. Op biomoleculaire basis coderen verschillende genen voor dyneïne. De genen DNAL1, DNAI1, DNAH5 en DNAH11 behoren bijvoorbeeld tot de coderende genen.
Functie, actie en rollen
Zoals alle motoreiwitten is dyneïne een transporteur die blaasjes transporteert en andere transport- en bewegingsprocessen realiseert. Het molecuul bindt zich met zijn microtubuli aan microtubuli hoofd regio. Het staartgedeelte kan een wisselwerking hebben met lipidemembranen. In de hoofd regio kan dyneïne binden en hydrolyseren adenosine trifosfaat (ATP) in twee domeinen. Op deze manier kan het moleculen zichzelf voorzien van de nodige energie voor transportprocessen. Hydrolyse komt overeen met het splitsen van chemische verbindingen door middel van de toevoeging van een water molecuul. Door het dipoolkarakter van het H2O-molecuul splitsen de stoffen zich op. Elk dyneinecomplex bindt eerst een molecuul aan zichzelf. Dan, dankzij de eerder gewonnen energie, loopt het langs een microtubule. Het transport is een gericht transport. Dit komt omdat dyneïne alleen langs de microtubule kan reizen in de richting van het min-uiteinde. Dyneïnen transporteren hun lading dus van de periferie van het plasmamembraan naar het microtubulus-organiserende centrum nabij de kern. Dit type transport wordt ook wel retrograde transport genoemd. Het motoreiwit kinesine is verantwoordelijk voor het tegengesteld gericht transport. Sommige virussen de transportprocessen van motoreiwitten benutten om de celkern te bereiken, zoals herpes simplex. Omdat dyneïne zich aan het membraan kan binden lipiden en microtubuli, verbindt dyneïne intracellulaire blaasjes met het cytoskelet en voert ATP-afhankelijke conformatieveranderingen op hen uit door de eiwitstructuur naar het min-uiteinde van de gloeidraad te transporteren.
Vorming, voorkomen, eigenschappen en optimale niveaus
Dynein wordt aangetroffen in de trilharen van het plasmamembraan. Bij elke A-tubulus draagt een cilium paren armachtige structuren, ook bekend als dynein-armen, gericht naar de B-tubulus van de naburige tubulus. Naast conformatieveranderingen voert dynein voornamelijk de beweging van cilia en flagella uit. Vooral trilharen hebben nu een vitale rol gekregen, omdat ze de functie van veel organen verzekeren. Het voorkomen van dyneïne in het menselijk organisme is dan ook frequent. Het motoreiwit wordt bijvoorbeeld aangetroffen in de epitheel van de baarmoeder, in de bronchiën of in de sperma staart. De trilharen epitheel van de long, de buis van Eustachius of het slijmvlies van de neusbijholten ook afhankelijk van dyneïne. Uiteindelijk is het molecuul een cruciale component voor alle ciliaire epitheel. De vorming van het motoreiwit begint op biomoleculair niveau. Hier coderen verschillende genen voor het cytoskelet-eiwit en verwerven hun functies tijdens de embryonale fase.
Ziekten en aandoeningen
Genetische defecten in de coderende genen voor dyneïne geven aanleiding tot het klinische beeld van het Kartagener-syndroom. Specifiek zijn mutaties van DNAL1, DNAI1, DNAH5 en DNAH11 tot op heden in verband gebracht met de ziekte. De functie van het cilium-dragende epitheel wordt verstoord door de mutatie. Het Kartagener-syndroom wordt ook wel primair ciliair genoemd dyskinesie en is autosomaal recessief. Cilia dyskinesie komt overeen met een afwezigheid of functieverlies van de dyneïne-armen. Door dit functieverlies is de mobiliteit van de trilharen beperkt of onbestaande. In primaire ciliaire dyskinesiebeïnvloedt het klinische beeld alle door trilharen bezette cellen van het lichaam. Dus noch de cellen van het bronchiale epitheel, noch die van de buis van Eustachius, noch die van de neusbijholten functioneren nog naar behoren. De gerichte ciliaire slag is al afwezig in de embryonale fase. Ongeveer de helft van alle getroffen personen lijdt dus aan talrijke positionele anomalieën interne organen In de regel is er een zogenaamde situs inversus aanwezig. Mannen hebben er last van sperma dysknesie, die wordt geassocieerd met onvruchtbaarheid Vrouwen kunnen er ook last van hebben onvruchtbaarheid als gevolg van immobiliteit van de trilharen in de uteriene tuba. Vanwege een verminderde mucociliaire klaring, obstructie of infectie van de luchtwegen treedt op. Terugkerend bronchitis, rhinitis or sinusitis zijn veel voorkomende symptomen. bronchiëctasieën vormt zich vaak naarmate de ziekte vordert. De functionaliteit van de trilharen kan worden gecontroleerd door een trilhaartest. Er is geen oorzakelijk verband therapie Symptomen zoals het vasthouden van luchtwegsecreties kunnen nu echter onder controle worden gehouden. Overvloedige vochtinname, administratie van een mucolytische, en inademing van β2-sympathicomimeticum behoren tot de belangrijkste behandelingsopties.
