داينين

يُحدد الداينين ​​السيتوبلازمي موضع المغزل في موقع انقسام السيتوبلازم عن طريق تثبيته في قشرة الخلية وسحب الأنيبيبات الدقيقة النجمية المنبثقة من الجسيم المركزي . خلال فترة ما بعد الدكتوراه في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، اكتشفت تومومي كيوميتسو دور الداينين ​​كبروتين حركي في محاذاة الكروموسومات في منتصف الخلية أثناء الطور الاستوائي من الانقسام المتساوي. يسحب الداينين ​​الأنيبيبات الدقيقة والكروموسومات إلى أحد طرفي الخلية. عندما تقترب نهاية الأنيبيبات الدقيقة من غشاء الخلية، تُطلق إشارة كيميائية تدفع الداينين ​​إلى الجانب الآخر من الخلية. يكرر الداينين ​​هذه العملية حتى تستقر الكروموسومات في مركز الخلية، وهو أمر ضروري للانقسام المتساوي. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} تُعدّ الخميرة المتبرعمة كائنًا نموذجيًا قويًا لدراسة هذه العملية، وقد أظهرت أن الداينين ​​يستهدف النهايات الموجبة للأنيبيبات النجمية ويُنقل إلى قشرة الخلية عبر آلية تفريغ. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

يمكن للفيروسات استغلال كل من الداينين ​​والكينيسين للتوسط في عملية تكاثرها. تستخدم العديد من الفيروسات نظام النقل عبر الأنابيب الدقيقة لنقل نوى الأحماض النووية/البروتينات إلى مواقع التكاثر داخل الخلايا بعد غزو غشاء الخلية المضيفة. ^{[ 14 ]} لا يُعرف الكثير عن مواقع الارتباط الخاصة بمحركات الفيروسات، ولكن من المعروف أن بعض الفيروسات تحتوي على تسلسلات غنية بالبرولين (تختلف بين الفيروسات) والتي يؤدي إزالتها إلى تقليل ارتباط الدايناكتين ، ونقل المحاور العصبية (في المزارع الخلوية)، والغزو العصبي في الجسم الحي. ^{[ 15 ]} يشير هذا إلى أن التسلسلات الغنية بالبرولين قد تكون موقع ارتباط رئيسي يستغل الداينين.

الداينين ​​السيتوبلازمي، الذي تبلغ كتلته الجزيئية حوالي 1.5 ميغادالتون (MDa)، هو ثنائي من ثنائيات، يحتوي على ما يقرب من 12 وحدة فرعية من عديد الببتيد: سلسلتان ثقيلتان متطابقتان، كتلتهما 520 كيلودالتون، تحتويان على نشاط ATPase وبالتالي فهما مسؤولتان عن توليد الحركة على طول الأنابيب الدقيقة؛ سلسلتان وسيطتان 74 كيلودالتون يُعتقد أنهما تثبتان الداينين ​​بحمولته؛ سلسلتان وسيطتان خفيفتان 53-59 كيلودالتون؛ والعديد من السلاسل الخفيفة.    

تتركز فعالية إنزيم ATPase المولدة للقوة في كل سلسلة ثقيلة من الداينين ​​في "رأسها" الكبير ذي الشكل الحلقي، والذي يشبه بروتينات AAA الأخرى، بينما يربط نتوءان من الرأس هذا الرأس ببنى سيتوبلازمية أخرى. يرتبط أحد هذين النتوءين، وهو الساق الحلزوني، بسطح الأنيبيب الدقيق ويتحرك عليه عبر دورة متكررة من الانفصال وإعادة الارتباط. أما النتوء الآخر، وهو الذيل الممتد، فيرتبط بالوحدات الفرعية للسلسلة المتوسطة الخفيفة، والسلسلة المتوسطة، والسلسلة الخفيفة التي تربط الداينين ​​بحمولته. يُمكّن النشاط المتناوب للسلاسل الثقيلة المزدوجة في محرك الداينين ​​السيتوبلازمي الكامل جزيء داينين ​​واحد من نقل حمولته عن طريق "التحرك" لمسافة كبيرة على طول الأنيبيب الدقيق دون أن ينفصل عنه تمامًا.

في حالة الداينين ​​الخالية من النيوكليوتيدات، يكون المحرك خاليًا من النيوكليوتيدات، وتكون حلقة نطاق AAA في هيئة مفتوحة، ^{[ 17 ]} ويكون نطاق ربط النيوكليوتيدات (MTBD) في حالة ارتباط عالية. ^{[ 18 ]} لا يزال الكثير عن نطاقات AAA مجهولًا، ^{[ 19 ]} ولكن من المعروف أن AAA1 هو الموقع الرئيسي لتحلل ATP في الداينين. ^{[ 20 ]} عندما يرتبط ATP بـ AAA1، فإنه يُحدث تغييرًا في هيئة حلقة نطاق AAA إلى الهيئة "المغلقة"، وحركة الدعامة، ^{[ 17 ]} وتغييرًا في هيئة الرابط. ^{[ 21 ] [ 22 ]} ينحني الرابط وينتقل من AAA5 إلى AAA2 مع بقائه مرتبطًا بـ AAA1. ^{[ 17 ] [ 22 ]} يسحب الدعامة أحد حلزونات ألفا المتصلة بالساق، مما يؤدي إلى انزلاق الحلزون نصف تكرار سباعي بالنسبة لنظيره من اللفائف الحلزونية، ^{[ 18 ] [ 23 ]} وانحناء الساق. ^{[ 17 ]} ونتيجة لذلك، يدخل نطاق ربط الأنابيب الدقيقة (MTBD) للداينين ​​في حالة منخفضة الألفة، مما يسمح للمحرك بالانتقال إلى مواقع ربط جديدة. ^{[ 24 ] [ 25 ]} بعد تحلل ATP، يدور الساق، مما يحرك الداينين ​​لمسافة أبعد على طول الأنابيب الدقيقة. ^{[ 21 ]} عند تحرير الفوسفات، يعود نطاق ربط الأنابيب الدقيقة (MTBD) إلى حالة عالية الألفة ويعيد الارتباط بالأنابيب الدقيقة، مما يؤدي إلى بدء شوط القوة. ^{[ 26 ]} يعود الرابط إلى شكله المستقيم ويتأرجح عائدًا إلى AAA5 من AAA2 ^{[ 27 ] [ 28 ]} ، مُحدثًا حركة رافعة ^{[ 29 ]،} مما يُنتج أكبر إزاحة للداينين ​​التي تحققت بواسطة شوط القوة ^{[ 21 ].} تنتهي الدورة بتحرير ADP، الذي يُعيد حلقة نطاق AAA إلى التكوين "المفتوح". ^{[ 25 ]}

يستطيع داينين ​​الخميرة السير على طول الأنيبيبات الدقيقة دون انفصال، بينما في الحيوانات متعددة الخلايا، يجب تنشيط داينين ​​السيتوبلازمي عن طريق ارتباط دايناكتين ، وهو بروتين متعدد الوحدات الفرعية ضروري للانقسام الخلوي ، ومُحَوِّل الحمولة. ^{[ 30 ]} يتميز المركب الثلاثي، الذي يضم داينين ​​ودايناكتين ومُحَوِّل الحمولة، بقدرة فائقة على الحركة، حيث يمكنه السير لمسافات طويلة دون انفصال للوصول إلى وجهة الحمولة داخل الخلية. تشمل مُحَوِّلات الحمولة التي تم تحديدها حتى الآن BicD2 و Hook3 و FIP3 وSpindly. ^{[ 30 ]} تعمل السلسلة المتوسطة الخفيفة، وهي عضو في عائلة Ras الفائقة ، على التوسط في ارتباط العديد من مُحَوِّلات الحمولة بمحرك داينين. ^{[ 31 ]} قد تُساعد الوحدات الفرعية الأخرى في الذيل أيضًا في تسهيل هذا التفاعل، كما يتضح من بنية منخفضة الدقة لداينين-دايناكتين-BicD2. ^{[ 32 ]}

يُعدّ الدايناكتين أحد أهمّ أشكال تنظيم حركة الداينين ​​داخل الخلايا، وقد يكون ضروريًا لجميع وظائف الداينين ​​السيتوبلازمية تقريبًا. ^{[ 33 ]} وهو حاليًا الشريك الأكثر دراسةً للداينين. الدايناكتين بروتين يُساعد في النقل داخل الخلية عن طريق الارتباط بالداينين ​​السيتوبلازمي. يعمل الدايناكتين كدعامة لبروتينات أخرى للارتباط بها، كما يعمل كعامل توجيه يُحدد موقع الداينين ​​في مكانه الصحيح. ^{[ 34 ] [ 35 ]} وهناك بعض الأدلة التي تُشير إلى أنه قد يُنظّم الكينيسين-2. ^{[ 36 ]} يتكوّن مُركّب الدايناكتين من أكثر من 20 وحدة فرعية، ^{[ 32 ]} أكبرها p150 (Glued). ^{[ 37 ]} لا يوجد دليل قاطع على أن الدايناكتين بحدّ ذاته يُؤثّر على سرعة المُحرّك، ولكنه يُؤثّر على استمرارية حركته. ^{[ 38 ]} من المرجح أن يكون تنظيم الارتباط غير متجانس: فقد أظهرت التجارب أن التحسينات التي توفرها معالجة محرك الداينين ​​لا تعتمد على نطاق ارتباط الوحدة الفرعية p150 بالأنيبيبات الدقيقة. ^{[ 39 ]}

تأتي الداينينات المحورية بأشكال متعددة، تحتوي على سلسلة ثقيلة واحدة أو اثنتين أو ثلاث سلاسل غير متطابقة (بحسب الكائن الحي وموقعه في الهدب ). تتكون كل سلسلة ثقيلة من نطاق حركي كروي ذي بنية حلقية الشكل، يُعتقد أنها تُشبه بنية بروتينات AAA الأخرى ، وساق حلزوني ملتف يرتبط بالأنيبيب الدقيق، وذيل ممتد (أو ساق) يتصل بأنيبيب دقيق مجاور في المحور نفسه . وبذلك، يُشكل كل جزيء داينين ​​جسرًا عرضيًا بين أنيبيبين دقيقين متجاورين في المحور الهدبي. أثناء "ضربة القوة"، التي تُسبب الحركة، يخضع النطاق الحركي لإنزيم ATPase من نوع AAA لتغير بنيوي يُؤدي إلى دوران الساق المرتبط بالأنيبيب الدقيق بالنسبة للذيل المرتبط بالحمولة، مما ينتج عنه انزلاق أحد الأنيبيبات الدقيقة بالنسبة للآخر (Karp، 2005). يُنتج هذا الانزلاق حركة الانحناء اللازمة لخفقان الأهداب ودفع الخلية أو الجسيمات الأخرى. من المحتمل أن يتم تنشيط وتعطيل مجموعات جزيئات الداينين ​​المسؤولة عن الحركة في اتجاهين متعاكسين بطريقة منسقة، بحيث تتمكن الأهداب أو الأسواط من الحركة ذهابًا وإيابًا. وقد اقتُرح أن يكون الشعاع الشعاعي هو (أو أحد) البنى التي تُزامن هذه الحركة.

يُعدّ تنظيم نشاط الداينين ​​المحوري أمرًا بالغ الأهمية لتردد ضربات السوط وشكل موجة الأهداب. تشمل آليات تنظيم الداينين ​​المحوري الفسفرة، والأكسدة والاختزال، والكالسيوم. كما تؤثر القوى الميكانيكية المؤثرة على المحور على وظيفة الداينين ​​المحوري. تخضع السلاسل الثقيلة للأذرع الداخلية والخارجية للداينين ​​المحوري للفسفرة/إزالة الفسفرة للتحكم في معدل انزلاق الأنابيب الدقيقة. تخضع الثيوريدوكسينات المرتبطة بأذرع الداينين ​​المحوري الأخرى للأكسدة/الاختزال لتنظيم مواقع ارتباط الداينين ​​في المحور. يكشف السنترين ومكونات أذرع الداينين ​​المحوري الخارجية عن تقلبات تركيز الكالسيوم. تلعب تقلبات الكالسيوم دورًا هامًا في تغيير شكل موجة الأهداب وتردد ضربات السوط (كينغ، 2012). ^{[ 40 ]}