Moleculaire motoren produceren de kracht die de slag van spermacelstaarten aandrijft om beweging naar de eicel voor bevruchting te genereren. Nieuw onderzoek laat nu zien hoe de moleculaire motoren die de beweging van zaadcellen aandrijven, worden herkend en specifiek naar het staartgebied van de cel worden getransporteerd. Deze kennis kan de weg vrijmaken voor een beter begrip van ziekteverwekkende mutaties die steriliteit veroorzaken.

Moleculaire motoren gebruiken het molecuul ATP als energiebron om het innerlijke leven van cellen te organiseren. Dyneïnen zijn de grootste en meest complexe moleculaire motoren en zijn verantwoordelijk voor intracellulair transport en voor het genereren van de kracht die nodig is voor de beweeglijkheid van ciliumorganellen. Cilia zijn dunne structuren die op het oppervlak van onze cellen worden gevonden, waar ze fungeren als sensoren die signalen uit de omgeving ontvangen en als motoren die de cel of de omgeving in beweging brengen.

Beweeglijke trilhaartjes worden gevonden als een enkele kopie op zaadcellen en in meerdere kopieën op cellen in onze longen, waar ze een vloeistofstroom genereren die nodig is voor het verwijderen van stofdeeltjes en ziekteverwekkers uit de luchtwegen. De grote dynein-motoren (bekend als 'outer dynein arms', ODA) - die nodig zijn voor de beweeglijkheid van trilhaartjes - worden actief naar de trilhaartjes getransporteerd via het intraflagellar transport (IFT) systeem en de transportadapter ODA16. Mutaties in dyneïne-motoren of IFT-factoren kunnen leiden tot onvruchtbaarheid en ademhalingsdeficiëntie.

Een internationaal onderzoeksteam bracht nu in kaart hoe dyneïne-motoren worden herkend door het adaptereiwit ODA16 en via het IFT-systeem in de trilhaartjes worden geïmporteerd. De kristalstructuur van ODA16 laat zien hoe het grootste vatachtige domein dyneïnemotoren herkent en tegelijkertijd het IFT-complex bindt via een spleet die wordt gegenereerd door het vatdomein en een kleiner domein dat zich bovenop het vat bevindt. ODA16 fungeert dus als een echte adapter tussen de grote dyneïne- en IFT-complexen (zie figuur).

Deze nieuwe kennis kan de weg vrijmaken voor structuurbepaling van IFT-complexen geassocieerd met dyneïne-motoren via ODA16, wat zal leiden tot een dieper begrip van ciliaire mechanismen en ziekteverwekkende mutaties in genen die coderen voor dyneïne en IFT-eiwitten.

Het onderzoeksteam bestaat uit Michael Taschner en Esben Lorentzen van de afdeling Moleculaire Biologie en Genetica, Universiteit van Aarhus, Jérôme Basquin van het Max Planck Instituut, André? Moura?o van het Helmholz Center (beide in München, Duitsland) en Mayanka Awashti van de Maryland University, VS.

De resultaten worden gepubliceerd in de wetenschappelijke Tijdschrift voor biologische chemie .