Dynein is een motoreiwit dat primair zorgt voor de beweeglijkheid van de cilia en flagella. Dit maakt het een belangrijke, innerlijke cellulaire component van het trilhaarepitheel, mannelijk sperma, de buis van Eustachius en de bronchiën of de baarmoederbuis. Een mutatie van verschillende genen kan de functie van de dyneïne aantasten.
Wat is dynein?
Samen met myosine, kinesine en prestin vormt het cytoskeleteiwit dyneïne de groep van motoreiwitten. De allosterische motoreiwitten zijn verantwoordelijk voor het transporteren van ladingen zoals celorganellen of blaasjes in cellen.
Ze behoren tot de intracellulaire eiwitten en kunnen dankzij hun motorische domein binden aan een eiwitnetwerk. Uw staartdomein heeft een bindende site voor de ladingen. Dynein vormt gewoonlijk dimeren uit twee monomeren. Ze binden zich aan microtubuli, d.w.z. buisvormige filamenten gemaakt van eiwitten. De microtubuli worden meestal van het celmembraan naar de celkern getransporteerd. Dynein heeft verschillende ondersoorten. Sommigen van hen komen uitsluitend voor in het axonema van de cilia en flagella. Dyneïne maakt samen met kinesine deel uit van de microtubuli-filamenten van het cytoskelet.
Flagella en beweeglijke cilia worden door Dynein beweegbare en oriënteerbare componenten. Verschillende genen coderen voor dyneïne op biomoleculaire basis. De genen DNAL1, DNAI1, DNAH5 en DNAH11 behoren bijvoorbeeld tot de coderende genen.
Functie, effect en taken
Zoals alle motoreiwitten is Dynein een transporteur die blaasjes transporteert en andere transport- en bewegingsprocessen realiseert. Het kopgebied van het molecuul bindt zich aan microtubuli. Het staartgedeelte kan interageren met lipidemembranen.
In het hoofdgebied kan dyneïne adenosinetrifosfaat (ATP) in twee domeinen binden en hydrolyseren. Op deze manier voorzien de moleculen zichzelf van de energie die ze nodig hebben voor transportprocessen. De hydrolyse komt overeen met het splitsen van chemische verbindingen door de toevoeging van een watermolecuul. Door het dipoolkarakter van het H2O-molecuul splitsen de stoffen zich op. Elk dyneinecomplex bindt eerst een molecuul aan zichzelf. Vervolgens loopt het langs een microtubulus dankzij de eerder verkregen energie. Transport is gericht transport. Dynein kan alleen migreren op de microtubule naar het min-uiteinde.
Dyneïnen transporteren hun lading van de periferie van het plasmamembraan naar het microtubuli-organiserend centrum nabij de celkern. Dit type transport wordt ook wel retrograde transport genoemd. Het motoreiwit kinesine is verantwoordelijk voor het tegenovergestelde transport. Sommige virussen gebruiken de transportprocessen van motoreiwitten om de celkern te bereiken, bijvoorbeeld herpes simplex. Omdat dynein tegelijkertijd aan membraanlipiden en microtubuli kan binden, verbindt dynein binnenste cellulaire blaasjes met het cytoskelet en voert het ATP-afhankelijke conformatieveranderingen uit door de eiwitstructuur naar het min-uiteinde van de gloeidraad te transporteren.
Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden
Dyneïne komt voor in de trilharen van het plasmamembraan. Op elke A-tubulus draagt een trilhaartje paren armachtige structuren, ook bekend als dynein-armen, die naar de B-tubulus van het aangrenzende doublet zijn gericht. Naast conformatieveranderingen beweegt Dynein vooral trilharen en flagellen. Met name de trilhaartjes hebben inmiddels vitale taken gekregen, aangezien ze de functie van veel organen verzekeren. Het voorkomen van dyneïne in het menselijk organisme komt overeenkomstig frequent voor.
Het motoreiwit zit bijvoorbeeld in het epitheel van de uteriene tuba, in de bronchiën of in de spermastaart. Het trilhaarepitheel van de longen, de oortrompet of het neusslijmvlies van de neusbijholten zijn ook afhankelijk van Dynein. Uiteindelijk is het molecuul een cruciale component voor alle ciliaat-dragende epitheel. De vorming van het motoreiwit begint op biomoleculair niveau. Hier coderen verschillende genen voor het cytoskelet-eiwit en behouden hun functies tijdens de embryonale fase.
Ziekten en aandoeningen
Genetische defecten in de coderende genen voor Dynein leiden tot het syndroom van Kartagener-syndroom. Specifiek zijn mutaties van DNAL1, DNAI1, DNAH5 en DNAH11 tot dusver in verband gebracht met de ziekte.
De functie van het ciliaire epitheel wordt verstoord door de mutatie. Het syndroom van Kartagener wordt ook wel primaire ciliaire dyskinesie genoemd en kan worden overgeërfd als een autosomaal recessieve eigenschap. De dyskinesie van de trilharen komt overeen met een afwezigheid of functieverlies van de dyneïne-armen. Als gevolg van dit functieverlies is de beweeglijkheid van de trilharen beperkt of niet beschikbaar. Bij primaire ciliaire dyskinesie treft het klinische beeld alle ciliaire cellen in het lichaam. Noch de cellen van het bronchiale epitheel, noch die van de tuba van Eustachius of de neusbijholten werken voldoende. De gerichte ciliaatslag is al afwezig in de embryonale fase.
Ongeveer de helft van alle getroffenen lijdt aan afwijkingen in de positie van talrijke interne organen. Meestal is er een zogenaamde situs inversus. Mannen lijden aan spermadysknesie, die wordt geassocieerd met onvruchtbaarheid. Vrouwen kunnen ook last hebben van onvruchtbaarheid omdat de trilharen in de tuba uterina onbeweeglijk zijn. Vanwege de verminderde mucociliaire klaring treden obstructies of infecties van de luchtwegen op. Terugkerende bronchitis, rhinitis of sinusitis zijn veel voorkomende symptomen.
Naarmate de ziekte voortschrijdt, vormt zich vaak bronchiëctasie. De functionaliteit van de trilharen kan worden gecontroleerd met een trilhaartest. Er is geen causale therapie. Symptomen zoals het vasthouden van respiratoire secreties kunnen nu worden bestreden. Overvloedige vochtopname, het toedienen van een mucolyticum en het inademen van een β2-sympathicomimeticum behoren tot de belangrijkste behandelingsopties.
