Dynein ist ein motorisches Protein, das eine zentrale Rolle in der Zellbiologie spielt, insbesondere bei der Bewegung von Zellorganellen, Chromosomen und anderen Zellbestandteilen entlang von Mikrotubuli. Es gehört zur Gruppe der Mikrotubuli-assoziierten Motorproteine und nutzt die Energie aus der Hydrolyse von ATP, um mechanische Arbeit zu leisten und sich entlang der Mikrotubuli zu bewegen. Dynein ist in allen eukaryotischen Zellen vorhanden und kann in zwei Haupttypen unterteilt werden: das zytoplasmatische Dynein und das axonemale Dynein.

Das zytoplasmatische Dynein ist vor allem in der intrazellulären Transportmechanismen aktiv. Es bewegt sich typischerweise in Richtung des Minus-Endes der Mikrotubuli, was bedeutet, dass es zum Zellkern hin zieht. Dies steht im Gegensatz zu Kinesinen, einer anderen Gruppe motorischer Proteine, die sich in Richtung des Plus-Endes der Mikrotubuli bewegen (also vom Zellkern weg). Das zytoplasmatische Dynein spielt eine Schlüsselrolle bei der Positionierung und dem Transport von Zellorganellen wie dem Golgi-Apparat, den Endosomen und der Endoplasmatischen Retikulum (ER). Es ist auch an der Spindelbildung und Chromosomenbewegung während der Zellteilung beteiligt.

Das axonemale Dynein ist spezifisch für die Bewegung von Strukturen wie Geißeln und Flagellen, die in Zellen vorkommen, die eine Fortbewegung oder Beweglichkeit benötigen, wie z.B. bei Spermien oder bei bestimmten Einzellern. Hier bewegt das Dynein Mikrotubuli innerhalb der Axoneme (den inneren Strukturen von Geißeln und Flagellen), indem es an benachbarten Mikrotubuli zieht und so eine Biegung der Fortsätze ermöglicht. Diese Bewegung ist für die Fortbewegung von Spermien und anderen Zellen essenziell.

Dynein besteht aus mehreren Untereinheiten, die miteinander interagieren, um die notwendige mechanische Bewegung zu erzeugen. Es ist besonders bekannt für seine komplexe Struktur, die eine „Beinbewegung“ umfasst, bei der die motorischen Domänen abwechselnd greifen und loslassen, was zu einer Fortbewegung entlang der Mikrotubuli führt. Bei dieser Bewegung wird ATP in ADP und Phosphat umgewandelt, was die Energie für die „Schritte“ des Dyneins liefert.

Fehlfunktionen von Dynein sind mit verschiedenen Erkrankungen verbunden. Ein Beispiel ist das sogenannte „Dyenin-Defizit-Syndrom“, das bei einigen neurodegenerativen Erkrankungen wie der Motoneuronerkrankung und dem sogenannten „Kartagener-Syndrom“ eine Rolle spielen kann. Beim Kartagener-Syndrom sind Dynein-Funktionen in den Flagellen gestört, was zu Problemen bei der Beweglichkeit von Spermien und der Zilienbewegung in den Atemwegen führt, was Atemwegsinfektionen und Unfruchtbarkeit zur Folge haben kann.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Dynein ein fundamentales Protein in der Zellbiologie ist, das für den intrazellulären Transport, die Zellteilung und die Fortbewegung von Zellen von entscheidender Bedeutung ist. Es nutzt ATP als Energiequelle, um sich entlang der Mikrotubuli zu bewegen und ermöglicht so viele wesentliche zelluläre Prozesse.