Transport af molekylære motorer ind i cellens fimrehår

Molekylære motorer producerer den kraft, der får sædceller til at slå med ’halen’ og bevæge sig mod ægcellen for befrugtning. Ny forskning viser nu, hvordan de molekylære motorer, der driver sædcellers bevægelse, genkendes i cellerne og specifikt transporteres ud i haleregionen af cellen. Denne nye viden kan bane vejen for en bedre forståelse af sygdomsfremkaldende mutationer, der bl.a. medfører sterilitet.

27.03.2017 | Lisbeth Heilesen

Det øverste billede viser en sædceller med hoved (cellekrop) og hale (også kaldet flagellum, cilie eller fimrehår), der bevæger sædcellen fremad. Billedet i midten viser en skematik oversight over den strukturelle opbygning af ’halen’, hvor dynein motorer (gule stjerner) transporteres via intraflagellær transport (IFT) og fordeles periodisk. Det nederste billede viser, hvordan ODA16 strukturen fungerer som bindeled mellem transportsystemet (IFT kompleks) og dynein motoren.

Molekylære motorer bruger et molekyle kaldet ATP som energikilde til at organisere cellernes indre liv. De største og mest komplekse af disse er dynein motorerne, der udøver transport inde i cellerne og producerer den kraft, der er nødvendig for bevægelse af fimrehår. Fimrehår er tynde strukturer på overfladen af vores celler, hvor de fungerer som motorer der bevæger cellen eller cellens omgivelser. Derudover findes også ubevægelige fimrehår, de såkaldte primære cilier, der fungerer som sensorer eller antenner, der modtager signaler fra omgivelserne og organiserer mange af cellens signaltransduktionsmekanismer.

Fimrehår findes bl.a. som en enkelt kopi på sædceller og i mange kopier på celler i vores lunger, hvor de generer et fluid-flow, der fjerner støv og bakterier fra luftvejene. De store dynein motorer (kaldet ‘outer dynein arms’, ODA), der er nødvendige for bevægelse af fimrehår, bliver aktivt transporteret ind i fimrehårene via det såkaldte intraflagellære transport (IFT) system og transportadaptoren ODA16. Mutationer i dynein motorer eller i transportsystemet kan resultere i infertilitet og besvær med vejrtrækningen.

Et internationalt forskerhold har nu kortlagt, hvordan dynein motorer genkendes af adaptorproteinet ODA16 og importeres ind i fimrehår via IFT systemet. Krystalstrukturen af ODA16 viser, hvordan det største ‘doughnutformede’ domæne genkender dynein motorerne og samtidigt binder til IFT komplekset via en kløft dannet mellem doughnutdomænet  og et mindre domæne placeret på toppen af doughnutdomænet. ODA16 fungerer således som et lille bindeled mellem de to store dynein- og IFT-komplekser (se figur).

Denne nye viden kan bane vejen for strukturbestemmelse af IFT komplekser bundet til dynein motorer via ODA16, hvilket vil føre til en dybere forståelse af ciliære mekanismer samt sygdomsfremkaldende mutationer i gener kodende for dynein og IFT proteiner.

Forskerholdet består af Michael Taschner og Esben Lorentzen fra Institut for Molekylærbiologi og Genetik, Aarhus Universitet, Jérôme Basquin fra Max Planck Instituttet og André Mourão fra Helmholz Centeret (begge i München, Tyskland) samt  Mayanka Awashti  fra Maryland University, USA.

Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift Journal of Biological Chemistry.

PDF-fil af artiklen.


Mere information

Lektor Esben Lorentzen
Institut for Molekylærbiologi og Genetik
Aarhus Universitet
el@mbg.au.dk - 8715 5478

Forskning