Dynamine

Dynamine sind Enzyme, genauer GTPasen, die in der eukaryotischen Zelle eine Form der Endocytose vermitteln. Dabei sind Dynamine vornehmlich in der Abschnürung neu gebildeter Vesikel von der Membran eines Zellkompartiments involviert. Sie spielen aber auch beim Transport des Vesikels zur und beim Verschmelzen mit der Zielmembran eine Rolle. Dabei handelt es sich üblicherweise um die Membran des Golgi-Apparates oder die Zellmembran.^[1][2][3] Weiterhin spielen Dynamine eine Rolle bei der Teilung von Zellorganellen und Cytoplasma (Cytokinese) sowie bei der Abwehr mikrobieller Pathogene. Mutationen im für Dynamin-2 kodierenden Gen können beim Menschen seltene erbliche Myopathien verursachen.

Dynamine gehören zur Dynamin-Proteinsuperfamilie, welche neben den klassischen Dynaminen auch die „dynamine-like proteins“ (engl.: Dynamin ähnliche Proteine), Mx-Proteine, OPAs (kurz für „optic atrophy“), Mitofusine und Guanylat-bindenden-Proteine (GBPs) umfasst. Dynamin selbst ist ein 96 kDa schweres Enzym, das bei der Suche nach Mikrotubuli-bezogenen Motorproteinen im Gehirn von Rindern entdeckt wurde. Dynamin wurde im Rahmen der Clathrin-vermittelten Vesikelbildung an Zellmembranen umfassend erforscht.^[3][4]

Funktion

Dynamin bildet bei der Ausstülpung eines Vesikels aus einer Membran eine spiralförmige Struktur um den Hals des abknospenden Vesikels. Angetrieben durch GTP-Hydrolyse dehnt sich die Spirale der Länge nach aus, wobei sie sich enger um den Hals des Vesikels legt. Das führt schließlich zum Abschnüren der Vesikelmembran von der Ursprungsmembran.^[2][4] (Bilder dazu: siehe unter Weblinks)

Die Verengung der Dynaminspirale geht zum Teil auf eine Drehbewegung des Dynamins zurück, die streng von der GTPase-Aktivität abhängig ist.^[5] Dynamin liegt als rechtsgängige Helix vor und die Drehbewegung durch GTP-Spaltung ist ebenfalls nach rechts, so dass sich die Dynaminspirale verkürzt, wie auch etwa ein Telefonkabel, das man dreht. Dynamin ist der einzige bekannte „molekulare Motor“, der eine solche Drehbewegung vollführt.^[6]

Isoformen

In Säugetieren sind drei verschiedene Dynamin-Gene bekannt: Dynamin 2 wird in den meisten Zelltypen exprimiert, Dynamin 1 findet sich in Neuronen und Neuroendokrinen Zellen und Dynamin 3 wird besonders stark in den Hoden, aber auch in Herz, Gehirn und Lungen exprimiert.^[1][4]

Epilepsie

Neue Studien weisen darauf hin, dass die Hemmung der Wechselwirkung zwischen Dynamin und Syndapin zur Unterbrechung der Kommunikation zwischen Nervenzellen führt. Dies könnte in Zukunft ein möglicher Angriffspunkt bei der Behandlung von Epilepsien, Gedächtnisschwund oder Schizophrenie sein.^[7]

Quellen

1. ↑ ^{a b} Henley, J.R., Cao, H., McNicven, M.A. (1999). “Participation of dynamin in the biogenesis of cytoplasmic vesicles”. The FASEB Journal, 13, S243–S247.
2. ↑ ^{a b} Hinshaw, J. “Dynamin overview: The Role of Dynamin in Membrane Fission”. National institute of diabetes & digestive & kidney diseases, Laboratory of cell biochemistry and biology. accessed 021806.
3. ↑ ^{a b} Urrutia, R., Henley, J.R., Cook, T., McNiven, M.A. (1997). “The dynamins: Redundant or distinct functions for an expanding family of related GTPases?” Proc. Natl Acad. Sci. USA, Vol. 94, 377–384.
4. ↑ ^{a b c} McMahon. (2004). “Researching Endocytic Mechanisms: Dynamin:. Accompaniment of Nature Reviews on Molecular Cell Biology, 5, 133–147.
5. ↑ Roux A et al. GTP-dependent twisting of dynamin implicates constriction and tension in membrane fission. Nature. 2006 May 25;441(7092):528–31. PMID: 16648839.
6. ↑ Chappie JS, Acharya S, Liu YW, Leonard M, Pucadyil TJ, Schmid SL: An intramolecular signaling element that modulates dynamin function in vitro and in vivo. In: Mol. Biol. Cell. 20, Nr. 15, August 2009, S. 3561–71. doi:10.1091/mbc.E09-04-0318. PMID 19515832. Volltext bei PMC: 2719574.
7. ↑ Epilepsy In The Media – Brain Cell Communication Method Discovered. epilepsyaction (June 2006). Abgerufen am 11. November 2007.

Weblinks

• Der Effekt von GTP auf Dynaminspiralen
• Darstellung von entspanntem und verdrilltem Dynamin