მოსიარულე პროტეინებს სჭირდებათ როკ-ენ-როლი, ახალი კვლევის შედეგები

მოსიარულე პროტეინებს სჭირდებათ როკ-ენ-როლი, ახალი კვლევის შედეგები
მოსიარულე პროტეინებს სჭირდებათ როკ-ენ-როლი, ახალი კვლევის შედეგები
Anonim

ცოცხალი უჯრედის შიგნით შეადარეს მატარებლის სადგურს პიკის საათებში, ფერმენტები, ქრომოსომები და სხვა შიდა კომპონენტები მუდმივად მოძრაობენ პაწაწინა ბოჭკოვანი ბილიკებით, რომელსაც მიკროტუბულები ეწოდება.

გადატვირთული ქალაქის მგზავრობისგან განსხვავებით, ფიჭური ტრაფიკი ეფექტური და ძალიან რეგულირებულია - ნაწილობრივ ცილების ჯგუფის წყალობით, რომელიც ცნობილია როგორც საავტომობილო მოლეკულები, რომლებიც იყენებენ მიკროტუბულებს უჯრედში სასიცოცხლო ტვირთის გადასაზიდად.

1985 წელს ბიოლოგებმა აღმოაჩინეს მოლეკულური ძრავა, სახელად კინესინი, რომელიც პასუხისმგებელი იყო სხვადასხვა კრიტიკულ სამუშაოებზე, როგორიცაა უჯრედების გაყოფის დროს ქრომოსომების გამოყოფა და ნერვული უჯრედების შიგნით ნეიროტრანსმიტერების გადატანა.

გამოკვლევებმა აჩვენა, რომ სანამ კინესინის მოლეკულის ერთი ბოლო იჭერს ტვირთს, მეორე ბოლო იყენებს შესანიშნავ ორთავიან სტრუქტურას მიკროტუბულის დასაჭერად და ტვირთის წინ გადასაზიდად - პროცესი, რომელსაც ეწოდება "კინეზინის სიარული" (იხ. ვებ ანიმაციები http://www.scripps.edu/milligan/projects და

მკვლევარები დაინტერესებულნი არიან ამოიცნონ საიდუმლო, თუ როგორ დადიან კინეზინები მიკროტუბულების გასწვრივ და ხელს უწყობს თუ არა დეფექტური სიარული ადამიანის სხვადასხვა დაავადებებს - მათ შორის სპონტანურ აბორტს, სიმსივნის ზრდას, უნაყოფობას და ნეიროდეგენერაციულ დაავადებებს, როგორიცაა ალცჰეიმერი და პიგმენტური რეტინიტი.

ჟურნალის Nature სტრუქტურული ბიოლოგიის ივნისის ნომრის გარეკანზე გამოსახული კვლევა მნიშვნელოვან ნაწილს მატებს თავსატეხს.

"დიდი ინტერესია კინეზინის მიმართ და როგორ მუშაობს ის, როგორც ძრავა", - ამბობს სტენფორდის ქიმიის პროფესორი W. E. Moerner, ივნისის კვლევის თანაავტორი."გაზომვები გაკეთდა იმ ძალების შესახებ, რომელსაც კინეზინი წარმოქმნის სიარულის დროს, მაგრამ ჩვენ გვსურს ვიცოდეთ, თუ როგორ არის ის ორიენტირებული, როდესაც ის მოძრაობს."

თავზე მაღლა

კინეზინის სიარული კონტროლდება ATP-ის დაშლით - მოლეკულა, რომელიც უზრუნველყოფს ენერგიას ორგანიზმში ყველა უჯრედული აქტივობისთვის. სხვადასხვა მტკიცებულებებიდან მეცნიერებმა შემოგვთავაზეს მოდელი, რომლის დროსაც ატფ-ის ქიმიური ცვლილებები იწვევს კინეზინს, რომელიც მონაცვლეობით აკავშირებს მის თითოეულ თავის თითოეულ მიკროტუბულს. ეს „თავის თავზე“ნახტომი მოძრაობს კინეზინს წინ, ისევე როგორც ბავშვი მოძრაობს ჰორიზონტალური თოკის გასწვრივ, მონაცვლეობით ერთი ხელის მეორის წინ დადებით.

სათამაშო მოედანზე ბავშვებისგან განსხვავებით, კინესინის აქტივობა იზომება ნანომეტრებში. ერთი ნანომეტრი არის მეტრის მემილიარდედი - ანუ დაახლოებით 50 000-ჯერ ნაკლები ადამიანის თმის სიგანეზე.

სტენფორდის ბიოფიზიკოსმა სტივენ ბლოკმა ახლახან აღმოაჩინა, რომ კინესინის თავები დადიან ნაბიჯებით, რომლებიც ერთმანეთისგან ზუსტად 8 ნანომეტრია დაშორებული.მაგრამ კინესინის რენტგენის კრისტალური ანალიზი აჩვენებს, რომ მისი ორი თავი გამოყოფილია მხოლოდ 5 ნანომეტრი სივრცით. მაშ, საიდან მოდის დამატებითი 3 ნანომეტრი, რომელიც აუცილებელია 8 ნანომეტრიანი ნაბიჯის დასასრულებლად?

თავსატეხის ამოსახსნელად მოერნერმა და მისმა კოლეგებმა გამოიყენეს ახალი ტექნიკა, რომელიც საშუალებას აძლევდა დაეკვირვებინათ ერთი კინესინის მოლეკულის მოძრაობა - ობიექტის სიგრძის მხოლოდ ათი მილიონი ინჩი.

"ჩვენ ვიყენებთ ფლუორესციულ ეტიკეტის მოლეკულას - ან ფტორფორას - ორიენტაციის გასაზომად", - ამბობს მოერნერი. "ფტორფორი, რომელიც კინეზინის თავთან არის მიბმული ორი ქიმიური ბმით, შთანთქავს და ასხივებს სინათლეს სპეციალური ნიმუშით, როდესაც თავი ბრუნავს."

სიკაშკაშისა და სიბნელის სხვადასხვა დონის გაზომვით, მოერნერმა და მისმა თანამშრომლებმა შეძლეს დაედგინათ თავის ორიენტაცია მიკროტუბულთან მიმართებაში ATP-ის სხვადასხვა ქიმიური ფორმების თანდასწრებით.

შედეგები გასაკვირი იყო.

"თუ თავი მყარად იყო მიმაგრებული მიკრომილაკზე, ჩვენ მოველით, რომ დავინახოთ ღია-მუქი-შუქი-მუქი ფლუორესცენტური ნიმუში", აღნიშნავს მოერნერი. "მაგრამ რა მოხდება, თუ თავი ტრიალებს გარშემო? მაშინ ყველა გამოსახულებას ექნებოდა თანაბარი სიკაშკაშე. ეს არის ის, რაც ჩვენ დავაკვირდით: ATP-ის ერთ-ერთი ფორმა, კინესინის ქანები!"

WOBBLING

მოერნერი და მისი გუნდი გვთავაზობენ ერთ შესაძლო ახსნას, თუ როგორ შეიძლება მოხდეს კინესინის ერთი, 8 ნანომეტრიანი ნაბიჯი:

პირველ რიგში, ATP-ის მოლეკულა უკავშირდება თავსა 1-ს, რის გამოც თავი მყარად მიმაგრდება მიკროტუბულთან. შემდეგ თავი 2 გადახტება თავზე 1-ზე მაქსიმალური დასაშვები მანძილით 5 ნანომეტრით, მაგრამ იმის მაგივრად, რომ მყარად დაფიქსირდეს, თავი 2 აწიეთ მიკროტუბულის ზედაპირზე წინ და უკან. შემდეგ ATP-ის დაშლა იწვევს Head 1-ის უკონტროლოდ რხევას, რაც თავის 2-ს საკმარისად დუნდება იმისათვის, რომ წინ წავიდეს დამატებითი 3 ნანომეტრი. ამ დროს, თავი 2 მყარად არის მიბმული მიკროტუბულთან, ხოლო თავი 1 კიდევ ერთი ნაბიჯით გადადის წინ.

თითოეული 8 ნანომეტრიანი ნაბიჯის დასრულებას მხოლოდ დაახლოებით 10 მილიწამი სჭირდება, ამბობს მოერნერი და აღნიშნავს, რომ ორი თავის მონაცვლეობითი ხისტი და რხევა მდგომარეობს შეუძლია კინესინს დაუშვას ტიპიური 1000 ნანომეტრიანი სიარული რამდენიმე წამში. მიკროტუბულიდან გამოყოფამდე.

ის აღნიშნავს, რომ ზოგიერთი კინეზინი მუშაობს გუნდებად, რათა გადაიტანოს ტვირთი ძალიან დიდ მანძილზე.

"არსებობს რამდენიმე ნერვული უჯრედი, რომელიც ვრცელდება ხერხემლიდან ფეხებამდე, - შენიშნავს მოერნერი. "კინესინებს ერთი ან ორი დღე სჭირდება ნეიროტრანსმიტერებით დატვირთული ვეზიკულური კონტეინერების გადატანას ბოლოდან ბოლომდე ნერვში ჩაშენებული მიკროტუბულების მეშვეობით."

ის მოძრაობას ადარებს სარელეო რბოლას, რომლის დროსაც კინესინის მოლეკულები ერთმანეთს გადასცემენ ვეზიკულებს ნერვული აქსონის ბოლომდე, რაც უზრუნველყოფს ნეიროტრანსმიტერების მუდმივ მიწოდებას ტერფში მდებარე სინაფსში.

"ჩვენ არ ვიცით ჩვენი დასკვნების ყველა მნიშვნელობა," აღნიშნავს მოერნერი.”მომავალში, ჩვენ ვიმედოვნებთ, რომ დავაკვირდებით კინესინის ორიენტაციას, რადგან ის რამდენიმე ნაბიჯს დგამს. ეს არის ერთმოლეკულური გაზომვის ერთ-ერთი ღირსება: თქვენ შეგიძლიათ შეხედოთ ბიოლოგიურ სისტემებს ბუნებრივ გარემოში და ამით დაინახოთ მოძრაობა და არა სტატიკური სტრუქტურა."

მოერნერის გარდა, ივნისის ბუნების სტრუქტურული ბიოლოგიის კვლევის სხვა თანაავტორები არიან ჰერნანდო სოსა ალბერტ აინშტაინის მედიცინის კოლეჯიდან; ერვინ ჯ.გ. პეტერმანი, ყოფილი ქიმიის პოსტდოქტორანტი სტენფორდში ახლა ნიდერლანდების თავისუფალ უნივერსიტეტში; და ლოურენს ს.ბ. გოლდშტეინი კალიფორნიის უნივერსიტეტიდან-სან დიეგოდან და ჰოვარდ ჰიუზის სამედიცინო ინსტიტუტიდან.

რელევანტური ვებ მისამართები:

www.stanford.edu/group/moerner

www.blocks.fhcrc.org/~kinesin/

mc11.mcri.ac.uk/wrongtrousers.html

www.scripps.edu/milligan/projects

პოპულარული თემა

საინტერესო სტატიები
ჩვენს შესახებ
Წაიკითხე მეტი

ჩვენს შესახებ

fishcustomaquariums.com-ის შესახებ

კონტაქტები
Წაიკითხე მეტი

კონტაქტები

საიტის fishcustomaquariums.com კონტაქტები

კონფიდენციალურობის პოლიტიკა fishcustomaquariums.com-ისთვის
Წაიკითხე მეტი

კონფიდენციალურობის პოლიტიკა fishcustomaquariums.com-ისთვის

კონფიდენციალურობის პოლიტიკა fishcustomaquariums.com-ისთვის