Dynamine
Définition
La dynamine est une protéine nécessaire à la formation de vésicules pendant l'endocytose des vésicules synaptiques et pour l'endocytose médiée par la clathrine. Elle fait partie d'une famille de grandes guanosine triphosphatases (GTPases), comprenant les dynamines classiques, la protéine de type dynamine, l'atrophie optique 1 et la mitofusine.
L'assemblage de la dynamine :
(A) Structure cristalline du dimère et du tétramère de la dynamine, montrant les interfaces nécessaires à l'assemblage. Une représentation schématique montre comment les tétramères s'assemblent davantage en une hélice, montrant le tétramère CIS de base et les tétramères TRANS. (B) Le modèle de constriction original pour la fission membranaire médiée par la dynamine, comme suggéré par la structure hélicoïdale de la dynamine.
Explications
La dynamine s'auto-assemble facilement en anneaux et en hélices et s'enroule autour du col des vésicules en herbe pendant l'endocytose. Elle médie la fission membranaire par une action de torsion et d'expansion hélicoïdale.
La dynamine 1 est phosphorylée au niveau des synapses où l'endocytose des vésicules synaptiques est activée par sa déphosphorylation rapide. L'approvisionnement en vésicules synaptiques est contrôlé par l'endocytose dépendante de la dynamine, qui est une étape limitant le débit de la transmission synaptique
Il existe plusieurs maladies liées à la dynamine et les inhibiteurs de la dynamine peuvent avoir une utilité thérapeutique.
La grande GTPase dynamine est la première protéine qui catalyse la fission membranaire. La dynamine et ses protéines apparentées sont essentielles à de nombreuses fonctions cellulaires, de l'endocytose à la division et à la fusion des organites, et jouent un rôle essentiel dans de nombreuses fonctions physiologiques telles que la transmission synaptique et la contraction musculaire.
Formation de vésicules
La dynamine est une GTPase de 100 kDa qui contribue à la formation de vésicules recouvertes de clathrine. La dynamine s'assemble en spirales multimériques au col des vésicules bourgeonnantes.
Les interactions protéiques, selon toute vraisemblance, constituent la base de l'auto-assemblage de la dynamine à l'aide de techniques de pulldown à deux hybrides de levure et de glutathion S-transférase (GST). Ces techniques ont été choisies car elles ont permis de tester systématiquement la liaison entre les domaines protéiques individuels de la dynamine. Elles ont également permis de déterminer les limites de ces domaines avec des séries de suppressions.
Des interactions de liaison entre trois domaines différents de la dynamine existent. Les données de liaison soutiennent un nouveau modèle qui décrit comment la dynamine et d'autres membres de la famille de la dynamine pourraient s'assembler en spirales multimériques.
Inhibition
L'inhibition de la dynamine s'est avérée une stratégie utile pour explorer ses contributions et ses mécanismes d'action au cours des processus cellulaires, en particulier l'endocytose.
Plusieurs protéines de dynamine mutantes qui ont un impact négatif sur l'internalisation des récepteurs membranaires ont été caractérisées, y compris celles qui modifient la liaison et/ou l'hydrolyse du GTP, bloquent l'auto-assemblage sous forme d'oligomères et diminuent les interactions avec les phospholipides ou les protéines en interaction.
K44A, un mutant défectueux dans la liaison au GTP. Étant donné que la dynamine-K44A bloque puissamment l'endocytose, l'identification des fonctions liées au cytosquelette pour la dynamine est contestée si une diminution de l'activité endocytaire affecte les récepteurs de surface ou les voies de signalisation qui empiètent sur le cytosquelette.
De plus, les effets de gain de fonction de la dynamine-K44A sur les filaments d'actine, tels que la réticulation des filaments d'actine (Mooren et al., 2009), confondent davantage les interprétations des actions de la dynamine sur les filaments du cytosquelette.
Les protéines de dynamine surexprimées peuvent indirectement perturber les processus cellulaires en séquestrant les partenaires de liaison à la dynamine ou en induisant des effets cytotoxiques.
Ainsi, des stratégies qui surveillent l'activité d'endocytose et contrôlent le niveau d'expression de la protéine dynamine doivent être employées lors de l'utilisation de protéines dynamines exprimées de manière exogène.
Endocytose
La protéine dynamine a été isolée à partir de cellules de culture tissulaire transfectées avec le gène de la dynamine. Certaines protéines de dynamine ont été marquées avec la molécule fluorescente verte BODIPY. Diverses combinaisons de dynamine et de GTP ont été incubées avec des matrices SUPER pour examiner l'influence de la dynamine sur la fission membranaire.
Dans certaines expériences, la dynamine et le GTP ont été mélangés avant leur ajout aux billes de matrice SUPER. Dans d'autres, les billes ont été incubées dans un tampon contenant du GTP, du GMPPCP ou du GDP 1 mM avant l'ajout de dynamine. GMPPCP et GDP sont des exemples de formes non hydrolysables du nucléotide.
Ces molécules peuvent se lier au site actif de la dynamine, mais contrairement au GTP, elles ne fourniront pas d'énergie à la protéine.
Oligomérisation
La dynamine est le membre biochimiquement et fonctionnellement le mieux examiné de la superfamille de la dynamine. Des études structurales récentes ont fourni une description moléculaire détaillée du mécanisme d'oligomérisation conduisant ainsi à des modèles du fonctionnement de la dynamine au niveau du col des vésicules en herbe.
Alors que la base structurelle de l'oligomérisation a été initialement clarifiée pour la MxA,13 elle a ensuite été confirmée pour la dynamine. Ces études ont montré que la tige est le centre d'assemblage central médiant l'oligomérisation de la dynamine et de la MxA en filaments. Deux tiges s'assemblent de manière entrecroisée via une interface centrale hautement conservée.
L'assemblage via cette interface entraîne la formation de dimères stables de dynamine et de MxA. En conséquence, les mutations dans l'interface-2 dans MxA produisent une protéine monomère qui ne parvient pas à s'oligomériser,13 indiquant l'importance centrale de cette interface pour la formation de dimères.
Des mutations correspondantes dans la dynamine rendent la protéine insoluble. Sur la base d'études de réticulation, d'autres modèles de dimérisation prenant en compte les terminaisons C à permutation de domaine ont été suggérés. Cependant, ceux-ci sont difficiles à concilier avec les structures cristallines de la dynamine pleine longueur et les données de mutagenèse.
Régulateurs et effecteurs de petites GTPases
L'activité dynamine guanosine 5′-triphosphate (GTP)ase est impliquée dans la vésiculation membranaire in vivo et in vitro. La dynamine-1 spécifique aux neurones et la dynamine-2 exprimée de manière ubiquitaire ont des activités basales de 1–2 et 10–20/min, respectivement.
Ces activités peuvent être stimulées à environ 200–300/min par des microtubules et des liposomes anioniques et à environ 40–50/min par des protéines contenant le domaine d'homologie src 3 (SH3) et des anticorps polyclonaux anti-dynamine.
Dans tous les cas, le mécanisme d'activation de la GTPase semble être indirect, c'est-à-dire que les activateurs n'affectent pas par eux-mêmes la catalyse mais servent à rapprocher les molécules de dynamine.
En effet, à faible force ionique, la dynamine-2 et, dans une moindre mesure, la dynamine-1 présentent des augmentations dépendantes de la concentration de l'activité spécifique même en l'absence d'activateurs. L'amélioration de l'activité est bien corrélée avec l'augmentation de l'auto-association de la dynamine, telle que contrôlée par la diffusion de la lumière et la sédimentation.
Ainsi, la dynamine est inhabituelle en ce que son activité spécifique n'est pas invariante en fonction de la concentration en enzyme.
Synonymes, antonymes
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