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Cell:马达蛋白团结就是力量

2013年02月17日 浏览量: 评论(0) 来源:生物通 作者:佚名 责任编辑:lwc
摘要:生命在于运动。我们伸手拍蚊子,而后者灵活地躲避了死神之手。这其中发生了什么?是谁控制我们的手部运动,又是谁解救了蚊子?答案是分子马达,手部肌肉和蚊子翅膀中的纳米级蛋白机器。
    生命在于运动。我们伸手拍蚊子,而后者灵活地躲避了死神之手。这其中发生了什么?是谁控制我们的手部运动,又是谁解救了蚊子?答案是分子马达,手部肌肉和蚊子翅膀中的纳米级蛋白机器。我们需要这些马达来拍蚊子、眨眼睛、行走、吃饭、喝水……,做一切你想象得出的事。就在我们伸手拍蚊子的时候,肌肉中数百万分子马达正进行着精密合作。

  许多细胞过程都需要多个马达蛋白共同产生较大的力量,因此了解马达蛋白如何产生合力很重要。此前人们对其中的机制知之甚少,日前印度TIFR塔塔基础研究院Dr. Roop Mallik领导的研究团队在细胞内实现了单分子水平的光学捕获,定量了马达蛋白小队驱动单个吞噬体时生成的力量。这项研究发表在最近一期的Cell杂志上。

  有趣的是,强有力的驱动蛋白无法协同作用,而较弱且易于解体的动力蛋白却能够合作产生很大的力量。研究显示,当面对更高负载时,动力蛋白运载小队与微管结合,而驱动蛋白快速解散。

  为何自然界做出如此不合常理的选择,让弱马达蛋白在许多生物学过程中承担如此重任呢?研究人员发现,由于每个动力蛋白都能够改变其齿轮,一队动力蛋白就可以分担很大的负载。正因如此,与其他没有传动装置的强力马达蛋白相比,动力蛋白团队合作更为有效。

  研究人员将激光束聚焦在小鼠细胞内部,以此困住细胞中被马达蛋白驱动的单个吞噬体,此时这些马达蛋白就会使出浑身解数将物质拖出“激光陷阱”。研究人员观察了四个动力蛋白合力将吞噬体拖出激光陷阱的过程。

  Mallik说:“每个动力蛋白都有转换齿轮的特殊能力,就向我们开车上坡要换档一样。在动力蛋白运载小队中,每个蛋白都会依据所需拉力做出调整,在拉动时紧密合作。这种形式下动力蛋白能够平均分摊它们的负载,从而有效产生更大的力量。值得注意的是,驱动蛋白比动力蛋白更强力,但由驱动蛋白组成的小队就无法产生那么大的力,原因就在于驱动蛋白没有传动装置。”

  看来在人类造出法拉利和兰博基尼以前,自然界早早就学会了打造带传动装置的纳米级马达了。

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