Investigation of the motor mechanical properties of a single cytoplasmic dynein during processive movement along a microtubule
Final Report Abstract
Cytoplasmisches Dynein erfüllt viele wichtige Funktionen in der Zelle. Um all diese Funktionen zu erfüllen, verwendet das Dynein nur eine Isoform. Während es bekannt ist, dass Dynein teilweise durch akzessortische Proteine (z.B., Dynactin) reguliert werden kann, haben wir gezeigt, dass eine einzelne Isoform des Dyneins tatsächlich the vier Grundfunktionen ausführen kann. Die vier Grundfunktionen sind die Vorwärts und Rückwärtsbewegung und die processive und nichtprocessive Bewegung. In unserem Forschungsprojekt haben wir die Mechanismen untersucht, mit denen diese Funktionen abgestimmt und benutzt werden um Motorkraft zu erzeugen. Unter Verwendung der "stopped flow", TIRFMikroskopie, optischer Falle untersuchten wir Bewegung, Kinetik und Motorik von monomerem und dimerem Dynein unter verschiedenen biochemischen Bedingungen. Aus unseren Studien schließen wir, dass Mg 2+freies ATP die prozessive Bewegung fördert, höchstwahrscheinlich durch Bindung an AAA4. Die MikrotubulusBindung und Freisetzung von Dynein wird signifikant durch Last beeinflusst. Externe Last erhöht die Bindungsfrequenz in Vorwärtsrichtung. Dieser Effekt ist besonders ausgeprägt für das dimere Dynein. Unter niedrigen Last bleibt die Lebensdauer des Mikrotubuligebundenen Zustandes des monomeren Dyneins weitgehend unbeeinflusst. Die Lebensdauer des Mikrotubuligebundenen Zustandes eines dimeren Dynein wird jedoch stark durch niedrige und hohe Lasten beeinflusst. Wir haben beobachten, dass die Bindung von dimerem Dynein ein zweistufiges Ereignis ist mit einer sehr kurzen Lebensdauer der ersten Stufe (k 1 = 2 ms). Dieses Verhalten ist besonders förderlich für den Start einer processiven Bewegung. Zusammenfassend können wir sagen, dass das zytoplasmatisches Dynein kein HebelarmMotor darstellt, wie das MuskelMyosin 2, zytopasmatisches Dynein benimmt sich eher wie eine thermische Ratsche.
Publications
- (2014) Molecular mechanism regulating myosin and cardiac functions by ELC. Biochem Biophys Res Commun. 450, 464469
Lossie, J., Köhncke, C., Mahmoodzadeh, S., Steffen, W., Canepari, M., Maffei, M., Taube, M., Larchevêque, O., Baumert, P., Haase, H., Bottinelli, R., RegitzZagrosek, V., Morano, I.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2014.05.142) - (2016) Loaddependent modulation of nonmuscle myosin2A function by tropomyosin 4.2. Sci Rep. 6, 20554
Hundt, N., Steffen, W., PathanChhatbar, S., Taft, M.H., Manstein, D.J.
(See online at https://doi.org/10.1038/srep20554)
