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分子马达Dynein表现出像运动一样的支撑

似乎效率低下并不总是坏事。最近的研究表明,动力蛋白动力蛋白具有类似运动的“支柱”,而不是其他分子马达中常见的结构运动。这种看似随意的侧向,向后和向前踩踏运动甚至可以让动力蛋白避开细胞障碍,这可能有助于保持细胞的活力和健康。蒙蒂蟒(Monty Python)可能会因为“愚蠢的行走”而获得荣誉,但分子生物学却将喜剧团队击败。事实证明,我们内部的一个小型电动机称为动力系统,其任务是在整个电池错综复杂的公路基础设施中穿梭重要的有效载荷,像醉酒的水手一样蹒跚而行,与其同类电机的常规,高效平衡完全相反。但由HMS细胞生物学助理教授Samara Reck-Peterson领导的研究人员认为,dynein的戏剧性支柱和明显的低效率可能有助于保持细胞的活力和健康。这些研究结果于1月8日在线发表在Nature Structural&Molecular Biology上。由蛋白质构建的分子马达是一种保持细胞功能的运输服务。它们在细胞核心,细胞核和细胞周围之间传递必需的化学物质。在诸如神经元之类的细长细胞中,这可能是蜂窝里程中的大通勤,相当于从波士顿到曼哈顿的人。通过马达不断穿梭材料使细胞保持活力,允许细胞移动和分裂,并与邻居交谈。因此,毫不奇怪,当这些电机停止运转时,可能会导致严重的问题。事实上,基于动力蛋白的运输缺陷与Lou Gehrig's和帕金森病以及神经发育性疾病lissencephaly有关。为了理解分子马达的工作原理,一些研究人员正在制作动画。在这里,称为动力蛋白的分子马达的每个“腿”随着它沿着称为微管的细胞结构前进而移动。新的数据表明,动力学的走路甚至比模仿的走路更奇怪。珍妮特·伊瓦萨的动画。为了解这种必需的蛋白质机器是如何工作的,Reck-Peterson及其同事决定通过开发蛋白质工程方法然后实施单分子成像技术来研究纳米级运动运动的动力学。首先,他们净化动力马达,其“腿”标有荧光标记,微管,长丝,作为动力系统的高速公路。接下来,他们将这些组件放在显微镜载玻片上,直接观察动力电动机沿着微管轨道踩踏。 Dynein可以侧身,前进,后退,采取大大小小的步骤。这与其他电机形成鲜明对比。它甚至可以绕过任何数量的细胞障碍物。在Janet Iwasa制作的这些动画中,微管高速公路为灰色,每个荧光标记的动力蛋白(上图)的“腿”由红色或蓝色点表示。与动力蛋白相比,其他马达,如驱动蛋白(下图),更有规律地步伐。 “Dynein对我们体内每个细胞的功能至关重要,”Reck-Peterson说。 “解读这种和其他微型机器的行走机制有朝一日可能会揭示某些疾病的分子起源。”资料来源:David Cameron,Focus哈佛医学院。图片来自Janet Iwasa。

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