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Em 1994, Dino foi aprovado em primeiro lugar para juiz federal no Maranhão, função que exerceu por 10 anos, até ser convocado para a função de desembargador em 2004.Logo em 2006, pediu exoneração do Tribunal Regional Federal da 1ª Região (TRF1) para ingressar na carreira política. Se filiou ao PCdoB e concorreu a deputado federal, sendo eleito com mais de 120 mil votos.Dino concorreu a prefeito de São Luís em 2008 e depois a governador do Maranhão em 2010, sendo derrotado em ambas oportunidades. Depois de presidir a Embratur entre 2011 e 2014, quando voltou a se candidatar ao governo de seu estado, conquistando a vitória.Com boa aprovação, Dino foi reeleito em 2018 e, posteriormente, conseguiu uma vaga no Senado Federal em 2022. Antes de assumir como senador, foi nomeado ministro da Justiça pelo presidente Luiz Inácio Lula da Silva (PT) em 2023, posto que ocupou até ser indicado para ser ministro do STF.