Molekylära motorer producerar kraften som driver takten av spermiecellssvansar för att generera rörelse mot äggcellen för befruktning. Ny forskning visar nu hur de molekylära motorerna som driver spermiecellers rörelse känns igen och specifikt transporteras in i cellens svansregion. Denna kunskap kan bana väg för en bättre förståelse av sjukdomsorsakande mutationer som orsakar sterilitet.

Molekylära motorer använder molekylen ATP som energikälla för att organisera cellers inre liv. Dyneiner är de största och mest komplexa molekylära motorerna och är ansvariga för intracellulär transport och för generering av den kraft som krävs för motilitet hos ciliumorganeller. Cilia är tunna strukturer som finns på ytan av våra celler där de fungerar som sensorer som tar emot signaler från omgivningen och som motorer som får cellen eller miljön att röra sig.

Motila flimmerhårar finns som en enda kopia på spermieceller och i flera kopior på celler i våra lungor där de genererar ett vätskeflöde som är nödvändigt för att avlägsna dammpartiklar och patogener från luftvägarna. De stora dyneinmotorerna (kända som "yttre dyneinarmar", ODA) - som är nödvändiga för flimmerhårens motilitet - transporteras aktivt in i flimmerhåren via det intraflagella transportsystemet (IFT) och transportadaptern ODA16. Mutationer i dyneinmotorer eller IFT-faktorer kan resultera i infertilitet och andningsbrist.

Ett internationellt forskarlag har nu kartlagt hur dyneinmotorer känns igen av adapterproteinet ODA16 och importeras till flimmerhåren via IFT-systemet. Kristallstrukturen hos ODA16 visar hur den största fatliknande domänen känner igen dyneinmotorer och samtidigt binder IFT-komplexet via en klyfta som genereras av fatdomänen och en mindre domän som ligger ovanpå cylindern. ODA16 fungerar alltså som en sann adapter mellan de stora dynein- och IFT-komplexen (se figur).

Denna nya kunskap kan bana väg för strukturbestämning av IFT-komplex associerade med dyneinmotorer via ODA16, vilket kommer att leda till en djupare förståelse av ciliära mekanismer och sjukdomsorsakande mutationer i gener som kodar för dynein- och IFT-proteiner.

Forskargruppen består av Michael Taschner och Esben Lorentzen från Institutionen för molekylärbiologi och genetik, Århus universitet, Jérôme Basquin från Max Planck Institute, Andre? Moura?o från Helmholz Center (båda i München, Tyskland) och Mayanka Awashti från Maryland University, USA.

Resultaten publiceras i scientific Journal of Biological Chemistry .