MOTORES MOLECULARES

Los motores moleculares son los responsables de la mayoría de formas de movimiento celular. A parte de las miosinas, que se mueven sobre los MFs, existen otros tipos de motores citoplasmáticos. Son las dineínas y las cinesinas, que usan los MTs como raíles. Los MTs están polarizados con un extremo (-) localizado en posición yuxtanuclear, junto al centrosoma, y un

extremo (+) que se encuentra en la periferia celular.

El mecanismo que usan para convertir energía química en fuerza mecánica se basa en la hidrólisis de ATP, que causa un pequeño cambio conformacional en el dominio globular del motor que es amplificado y traducido en movimiento, con ayuda de motivos accesorios. Dominios adicionales fuera de la unidad motora son los responsables de la dimerización,

regulación e interacciones con otras moléculas.

En el transporte vesicular mediado por los motores moleculares, los procesos de regulación tienen que asegurarse de que los motores se unen o son activos sólo en aquellas vesículas ensambladas y no en el orgánulo donador. Esto implica que el sitio de unión al motor se crea o

se activa durante el proceso de ensamblaje de la vesícula. Además, la coordinación temporal del ensamblaje vesicular y la motilidad mediada por motores tiene que ocurrir para que la translocación de éstas, desde el orgánulo donador, sólo se dé después del empaquetamiento del cargo y de la escisión de la vesícula. La función prematura del motor podría inducir la translocación de vesículas vacías o la formación de ITs tubulares en vez de vesiculares.

Finalmente, un tipo concreto de vesículas puede mediar múltiples pasos del transporte en la célula. Por ejemplo, las vesículas COPI están implicadas en el transporte bidireccional en el Golgi (Orci y col., 1997) y en el transporte a través de los compartimentos endosomales (Gu y col., 1997). Todos estos pasos requieren distintas interacciones con el citoesqueleto o con los

motores. Por eso, la regulación direccional es necesaria para seleccionar la proteína motora correcta para cada ocasión.

3.1. Dineínas

Las dineínas son las proteínas motoras de los MTs responsables del transporte axónico retrógrado, del tránsito de las vesículas de Golgi al centrosoma y de algunos otros movimientos dirigidos al extremo (-) del MT. Las dineínas son proteínas multiméricas

excepcionalmente grandes que están compuestas por dos o tres cadenas pesadas y que forman un complejo con un número indeterminado de cadenas intermedias y ligeras. Estas proteínas se dividen en dos clases funcionales: las dineínas citosólicas y las del axonema. La dineína citosólica es una molécula con dos cabezas, con dos cadenas pesadas idénticas o

casi idénticas que conforman los dominios de la cabeza. La dineína no puede transportar cargo por sí sola, sino que requiere la presencia de dinactina, un gran complejo proteico que une las vesículas a las cadenas ligeras de la dineína (Figura 13).

Figura 13. Esquema general del complejo dineína-dinactina. La molécula de dineína, formada por varias cadenas pesadas (amarillo), intermedias (verde) y ligeras, interacciona con la subunidad p150Glued del complejo dinactina a través de sus cadenas intermedias (flecha). El componente más prominente del complejo dinactina es un filamento corto de la proteína Arp1, que interacciona con la espectrina (modificado de Schliwa y Woehlke, 2003).

La dinactina presenta por lo menos ocho subunidades, entre las que se incluyen una proteína llamada p150Glued que se une a los MTs, la Arp1, una proteína relacionada con la actina que se une a la espectrina y la p50 dinamitina, que interactúa con las cadenas ligeras de la dineína. La p150Glued es un dímero que forma una estructura de lazada y se une a dineína, al filamento de Arp1 y a los MTs. La Arp1 se une directamente a la βIII espectrina, reclutando así la dineína y la dinactina a las membranas intracelulares y generando una interacción entre el complejo motor

de MTs con el cargo (Holleran y col., 2001). La dinamitina es necesaria para mantener la integridad del complejo (Schroer, 2004). La expresión de una forma dominante negativa de

p150Glued o la sobreexpresión de la dinamitina inducen la fragmentación del Golgi en múltiples elementos dispersos (Burkhardt y col., 1997; Quintyne y col., 1999) y la consecuente perturbación del transporte de los ITs desde el RE al Golgi a través de los MTs. Este bloqueo se da en las etapas iniciales del transporte proteico, en el RE, puesto que el componente del coatómero COPII, Sec23p, interacciona directamente con la dinactina. Esta interacción

facilitaría la formación de los ITs y su movimiento hacia el Golgi (Watson y col., 2005). De hecho, está ampliamente aceptado que el motor dineína/dinactina es principalmente responsable del transporte RE/Golgi y de la localización del Golgi en el centro de la célula. Sin embargo, existe un modelo que postula que la dinactina interviene en la coordinación de la actividad de los motores moleculares de los MTs y en la regulación de su procesividad (Berezuk

y Schroer, 2007; Deacon y col., 2003; Haghnia y col., 2007; Ross y col., 2006).

3.2. Cinesinas

La superfamilia de las cinesinas son las otras proteínas motoras de los MTs y comprenden 16 clases que funcionan para transportar diferentes tipos de cargo (vesículas de secreción, lisosomas y cromosomas, entre otros) en distintas porciones de la célula y en diferentes tipos

de células. En el caso de la cinesina convencional, que es la más común, presenta dos cadenas pesadas idénticas y dos cadenas ligeras idénticas que, con las cadenas pesadas, forman dos cabezas globulares grandes y una cola espiral superenrollada. Funciona para transportar vesículas y orgánulos en dirección de (-) a (+) a lo largo de los MTs. Las cadenas ligeras, que se unen al extremo de la cola de espiral superenrollada, se forman mediante la dimerización de

las dos cadenas pesadas. Las cadenas ligeras, que se unen al extremo de la cola de espiral superenrollada, se unen a las proteínas en la membrana de una vesícula o un orgánulo, que se coloca sobre la carga de la cinesina.

Existen tres subgrupos de cinesinas (cinesina-1 a -3) que dirigen el tráfico desde el Golgi y que

pueden tener actividad hacia el extremo (-) en el mismo stack del Golgi. La cadena pesada de la cinesina-1 se localiza en el Golgi (Gyoeva y col., 2000; Wozniak y Allan, 2006). Las cinesinas también pueden contribuir al fenotipo de dispersión del Golgi que se observa cuando los MTs son despolimerizados con el NZ, puesto que al inyectar anticuerpos contra la cinesina se previno la dispersión de los mini-stacks del Golgi después de tratar las células con NZ (Minin,

1997). Esto podría ser debido al bloqueo del movimiento de los fragmentos del Golgi hacia la periferia a lo largo de los MTs. Sin embargo, el papel más importante de las cinesinas en el Golgi es conducir el tráfico de ITs desde el Golgi hacia el RE o la MP.