logo

Пользовательского поиска

Saturday 26th of May 2018

Моторные белки не хотят работать в паре

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Вглубь живой материи
Автор: Administrator   
08.11.2010 11:55

 

2

 

Ученые Университета Райса «прицепили» пару молекул моторного белка кинезина к пластмассовому шарику и измерили их тяговое усилие. Они пришли к выводу, что, если эти «двуногие» белки, относительно быстрые и эффективные поодиночке, связаны друг с другом, возникают сложности в поддержании этого состояния. (Фото: Kenneth Jamison/Rice University)

 

 

 

 

 

Новое исследование биоинженеров из Университета Райса (Rice University) установило, что «рабочие лошадки» - белки, переносящие грузы в живых клетках, ведут себя как примадонны. Белок кинезин – «двуногая» молекулярная машина. Ученые изобрели инструмент, с помощью которого можно измерять силу тяги отдельной молекулы кинезина, а также пары молекул этого белка. В журнале Biophysical Journal они сообщают, что молекулы кинезина не работают в паре, потому что каждая из них очень эффективна поодиночке.


Ученые уже достаточно долго изучают механические свойства отдельных моторных белков, но это первый случай, когда кому-либо удалось связать определенное количество молекулярных моторов с грузом и наблюдать за их совместной работой», – говорит ведущий исследователь Майкл Дил (Michael Diehl), адъюнкт-профессор биоинженерии в Университете Райса. «Мы знаем, что с большинством грузов связывается более одного такого мотора, поэтому понимание того, как они работают вместе – или терпят неудачу – это ключ к лучшему пониманию внутриклеточной транспортной системы».

Грузы внутри клетки «прицепляются» в группе моторных белков и перевозятся с одного на другое место, как конные вагоны. Как и вагоны, многие грузы перевозятся несколькими лошадями. Но в отличие от вагонов, клеточные грузы часто имеют несколько разных групп белков, тянущих их в противоположных направлениях.

«Моторные белки перемещаются направленно», – объясняет Дил. «Они либо двигаются в сторону ядра клетки, либо от ядра к периферии. Способность образовывать группы из различных типов молекулярных моторов позволяет клеткам регулировать движение грузов. Но когда несколько групп белков тянут грузы в противоположных направлениях, что определяет, какая группа победит? Что влияет на баланс? Как они налаживают сотрудничество или соперничают, чтобы доставить нужные грузы в нужное место? Это те вопросы, на которые мы пытаемся ответить».

В течение последнего десятилетия внутриклеточный транспорт становился все более горячей темой научных исследований. Частично это произошло потому, что ученые связали сбои в транспортной системе с развитием нейродегенеративных заболеваний, таких как амиотрофический боковой склероз (АБС) и болезнь Хантингтона.

Своим последним исследованием Дил и его ведущие соавторы Кеннет Джэмисон (Kenneth Jamison) и Джонатан Драйвер (Jonathan Driver) помогли ответить на вопрос, каково приложенное к грузу тяговое усилие пары молекул кинезина по сравнению с усилием, приложенным одной молекулой белка.

Необходимое для изучения этой проблемы оборудование разрабатывалось и совершенствовалось в течение многих лет. Использовав цепочки ДНК, Драйвер и Джэмисон создали своего рода «хомут», с помощью которого можно было прицепить пару молекул кинезина к экспериментальному грузу. В качестве груза выступал микроскопический пластмассовый шарик. Используя лазерный луч инструмента, называемого оптической ловушкой, они поставили группу переносящих шарик белков на «рельсы»-микротрубочки.

Продвигались по своему пути, белки-моторы тянули шарик от центра оптической ловушки. Одновременно лазеры в ловушке оказывали противодавление, пытаясь переместить шарик обратно к центру. В конце концов, свет победил, принудив моторные белки отступить, а шарик вернуться обратно к середине пучка. Измерив движения шарика во время этой реакции, Дил и его коллеги смогли точно определить, какую силу группа белков-моторов прикладывала к шарику.

«По сравнению с другими моторными белками кинезин действительно очень совершенен», - говорит Дил. Отдельные молекулы кинезина обладают сравнительно большой силой, и, перемещаясь вдоль микротрубочек, они редко движутся в неправильном направлении. Это удивительное поведение, учитывая то, что кинезин – машина молекулярного масштаба, испытывающая значительные температурные и химические колебания».

Учитывая, как хорошо они справляются с задачей по одиночке, легко предположить, что группа молекул кинезина будет тянуть груз сильнее, чем отдельная молекула. Но Дил отмечает, что такая группа может использовать совокупный потенциал обоих моторов только при определенных обстоятельствах.

«Наш анализ показывает, что для эффективной кооперации две молекулы кинезина должны оставаться в непосредственной близости друг от друга», - объясняет Дил. «В противном случае один из моторов будет, как правило, принимать на себя всю ответственность за силу, прикладываемую к грузу. Кинезин относительно эффективен и быстр сам по себе, но когда молекулы связаны друг с другом, начинаются проблемы с поддержанием этого состояния».

Дил считает, что другие классы молекулярных моторов, несколько слабее кинезина, могут лучше функционировать в группах. Ученые проводят дальнейшие эксперименты, чтобы выяснить, так ли это, и изучают, каким образом такие различия могут оказывать влияние на регулирование перемещения грузов в клетках.

Исследовательская группа Дила разрабатывала и совершенствовала инструментарий для своих экспериментов в течение многих лет, и их работа приносит свои плоды во многих отношениях. Ученые получили грант Национального института здравоохранения (National Institutes of Health) США в сумме $4.1 миллиона. Дил также опубликовал теоретическую статью о моторных белках совместно с химиком из Университета Райса Анатолием Коломейским (Anatoly Kolomeisky).

 

 

По материалам

'Prima donna' protein doesn't work well in pairs

 

 

Related Articles:
 

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday513
mod_vvisit_counterYesterday511
mod_vvisit_counterThis week4247
mod_vvisit_counterLast week4698
mod_vvisit_counterThis month16737
mod_vvisit_counterLast month17905
mod_vvisit_counterAll days4000119

We have: 45 guests, 1 members, 5 bots online
Your IP: 54.80.82.9
 , 
Today: Май 26, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.