动力蛋白是纤毛中的一种蛋白复合物。 其具有三磷酸腺苷酶(
ATP酶)活性,能分解ATP产生蛋白结构型的变化,从而引起纤毛的运动。存在于
上皮组织的假复层纤毛株状上皮中。 如
呼吸道管腔的
内表面有很多纤毛,依赖于动力蛋白,这些纤毛能将呼吸分泌的黏液及其所黏附的细菌和灰尘等异物,借纤毛
节律性运动而排出体外。
dynein
另外动力蛋白是
细胞质中的一个大的
蛋白质复合体,在有丝分裂中具有复杂的功能,参与
核膜破裂、
纺锤体组装、染色体运动、
纺锤体检查点
失活等。它也在
细胞内膜细胞器(如
线粒体,高尔基体)的运输中有重要功能,线粒体主要为细胞产生能量,而高尔基体则
合成蛋白质。动力蛋白将
三磷酸腺苷(ATP,细胞的主要能源)转化为机械力,这种转化类似于发动机驱动汽车,动力蛋白转化
机械能,运输像线粒体这样大的细胞器,从而完成各种功能,如产生能量,生产蛋白质及维护细胞正常。以及在细胞分裂中,提供了机械能协助染色体的分离。
分类
动力蛋白可以分为两类,即
细胞质动力蛋白和
轴丝动力蛋白。轴丝动力蛋白也被称为
纤毛动力蛋白或鞭毛动力蛋白。
轴丝动力蛋白
重链:
DNAH1, DNAH2, DNAH3, DNAH5, DNAH6, DNAH7, DNAH8, DNAH9, DNAH10, DNAH11, DNAH12, DNAH13, DNAH14, DNA
H17轻链:DNAL1,DNAL4
细胞质动力蛋白
重链:DYNC1H1, DYNC2H1
中间链:DYNC1I1, DYNC1I2
中间轻链:DYNC1LI1, DYNC1LI2, DYNC2LI1
轻链: DYNLL1, DYNLL2, DYNLRB1, DYNLRB2, DYNLT1, DYNLT3
功能
轴丝动力蛋白可以使纤毛和鞭毛滑动,轴丝动力蛋白只在有纤毛和鞭毛结构的细胞中发现。而细胞质动力蛋白则在所有的
动物细胞和绝大部分
植物细胞中发现。细胞质动力蛋白履行细胞生存所必须的职能,如物质运输和
中心体装配。细胞质动力蛋白可以沿着
微管进行性移动,即动力蛋白其中一个杆总是链结在微管上,依靠这种方式,细胞质动力蛋白可以持续移动很长距离而不与微管分离。细胞质动力蛋白同样有助于对
高尔基体和其他
细胞器的定位。它同样可以帮助
内质网、
溶酶体进行物质运输。动力蛋白也可能参加了染色体的定位与
细胞分裂。动力蛋白沿
神经元轴突运输细胞器和微管片断的过程被称为
轴浆运输。
结构
动力蛋白是由多较小的
亚基组成的复杂的
蛋白质。细胞质动力蛋白与轴丝动力蛋白具有一些相同的亚基,也具有一些独有的亚基。
细胞质动力蛋白
细胞质动力蛋白具有150万
道尔顿分子质量,包含大约14个亚基。其中4个被称为
重链,具有52万道尔顿分子质量,具有
ATP酶活性,因而负责沿微管的运动。细胞质动力蛋白还具备2个12.9万道尔顿的中间链,被认为是动力蛋白用于锚定货物。对于其他4个中间链和
轻链的认识较少。
在
真核生物有丝分裂中的动力蛋白需要由
动力蛋白激活蛋白激活。动力蛋白激活蛋白可促使动力蛋白与运输货物结合,也可以调节动力蛋白的活动。
轴丝动力蛋白
轴丝动力蛋白依据生物的不同具有一到三个不等同的重链,每一个重链有一个
环状马达
结构域,一个起跟踪作用的卷曲微管以及一个延长尾
来连接同一轴丝中的其他微管。当水解
ATP时重链马达结构域会经历一个构像变化,因而带动动力蛋白以“杆”作为支点运动。
发展历史
动力蛋白在1936年对纤毛和
鞭毛运动的研究中被首次发现和命名,20年后,在
轴丝动力蛋白被发现之后,
细胞质动力蛋白也被分离和鉴定。
注释
1,^Schroer, T.A. ; Steuer, E.R. ; Sheetz, M.P.. Cytoplasmic dynein is a minus end-directed motor for membranous organelles. Cell. 1989, 56 (6) (英文).
2,^Dixit, R. et al.. 科学杂志/17January2008/Page4/10.1126/science.1152993 Differential Regulation of Dynein and Kinesin Motor Proteins by Tau. Scienceexpress. 2008 (英文).
3,^ Gerald Karp, Peter van der Geer. Cell and Molecular Biology: Concepts and Experiment. Wiley. 2005年: 346-358. ISBN9780471656654(英文).
4,^翟中和
王喜忠 丁明孝.
细胞生物学. 北京:
高等教育出版社. 2007年. ISBN9787040207668(中文).
参见