Connect with us

Pozdrav, koji sadržaj vas zanima?

Genetika

Bioinženjeri mjerili vučnu silu pričvršćenih parova proteinskog motora

Novo istraživanje bioinženjera s Rice University otkriva da se motorni proteini koji prenose teret unutar žive stanice ponašaju poput primadona.

Protein, nazvan kinezin je dvonožni molekularni stroj. Rice znanstvenici izumili su alate koji bi mogli mjeriti vučnu silu kinezina i pojedinačno i kad je u paru te su izvijestili ovog tjedna u Biophysical Journal da kinezini zajedno ne rade dobro zajedno, dijelom i zato što su tako učinkoviti zasebno. “Istraživači su istraživali mehanička svojstva pojedinih motornih proteina već neko vrijeme, no ovo je prvi put da je netko bio u stanju vezati definiran broj molekularnih motora na teret i gledati ih kako rade zajedno”, rekao je voditelj istraživanja Michael Diehl, docent biotehnike na Rice. “Mi znamo da je više od jednog od tih motora pričvršćen za većinu tereta, pa je tako razumijevanje kako oni rade zajedno ili ne ključ za bolje razumijevanje intracelularnog transportnog sustava.”

Tereti unutar stanice pričvršćeni su za grupe motornih proteina i vučeni od mjesta do mjesta kao što je s vagonima koje vuku konji. Kao poštanske kočije ili kola, mnoge terete je vuklo i po nekoliko konja. No za razliku od kola, stanični tereti također često imaju više grupa koje povlače u suprotne smjerove. “Motorni proteini se kreću u smjeru”, rekao je Diehl. “Oni ili se kreću prema staničnoj jezgri ili se odmiču od jezgre prema periferiji. Grupiranje različitih vrsta motora zajedno dopušta stanicama da reguliraju kretanje tereta. Ali kada postoji više motora koji povlače antagonističko u suprotnim smjerovima, što određuje koja grupa pobjeđuje? Što utječe na ravnotežu? Kako oni surađuju ili se natječu kako bi donijeli prave pakete na pravo mjesto? To su vrste pitanja na koja mi pokušavamo odgovoriti. ” Diehl je rekao da je intracelularni transport postao vruća tema tijekom proteklog desetljeća, dijelom zbog toga što su znanstvenici otkrili da su kvarovi na transportnom sustavu povezani s neurodegenerativnim bolestima kao što su amiotrofična lateralna skleroza (ALS) i Huntingtonova bolest.

Jedno pitanje na koje su Diehl i vodeći koautori Kenneth Jamison i Jonathan Driver pomogli odgovoriti u novoj studiji je kako bi se vučna sila parova kinezina mogla primijeniti na teret u odnosu na količinu primjene jednog kinezina. Uređaj kojeg su oni stvorili za proučavanje problema godinama je izrađivan. Driver i Jamison, diplomirani studenti, koristili su DNA kako bi napravili skele, vrstu molekularnog obruča kojeg bi mogli koristiti za pričvršćivanje parova kinezina na eksperimentalni teret. Teret u njihovima testovima je bila plastična mikroskopska kuglica. Korištenjem laserskih zraka u instrumentu koji se zove optička zamka, pričvrstili su grupe proteina koji vuku kuglice prema mikrotubularnim prometnicama. Kako motori idu niz prometnice, oni povlače kuglice dalje od centra optičke zamke. U isto vrijeme, laseri u zamci vršio je protutlak u nastojanju da se kuglica vrati natrag u centar zamke. Na kraju, svjetlo pobijedi, prisiljavajući motore da popuste i teret naglo vrate u središte zrake. Precizno mjereći kretanje kuglice tijekom te reakcije, Diehlov tim je bio u mogućnosti točno odrediti kolikom silom grupa motora djeluje na kuglice.

“U usporedbi s drugim motorima, kinezin je zapravo prilično jak izvođač,” rekao je znanstvenik. “Pojedinačne molekule kinezinskih motora mogu proizvesti relativno velike sile i one rijetko krenu u pogrešnom smjeru dok idu uz mikrotubule. To je izvanredno ponašanje, s obzirom na to da je kinezin aparat molekularnog opsega koji doživljava značajne termalne i kemijske fluktuacije.” S obzirom na to koliko dobro oni samostalno rade, bilo bi lako pretpostaviti da bi grupa kinezina teže povlačila nego jedan sam kinezin. Ali Diehl ističe da grupa kinezina može samo iskoristiti udruženi potencijal oba motora pod određenim okolnostima. “Naše analize pokazuju da dva kinezina moraju ostati u neposrednoj blizini jedan drugog kako bi učinkovito surađivali,” dodao je znanstvenik. “Inače, jedan od motora će biti sklon preuzimanju sve primijenjene sile nametnute teretu. Kinezin je sam relativno brz i efikasan, no ima problem kada treba držati korak s drugim kinezinom, kada je s njim spojen.”

Diehl je rekao da tim sumnja da druge klase motornih molekula, koje su nešto slabije od kinezina, mogu funkcionirati bolje u skupinama. Tim stoga obavlja daljnje eksperimente kako bi ispitao taj slučaj, te ispituju kako takve razlike mogu igrati ulogu u reguliranju kretanja tereta u stanicama. Diehlova istraživačka skupina, koja se nalazi u Riceovom novom BioScience Research Collaborative, provela je godine poboljšavajući alate koji su se koristili u novom istraživanju, a rad to otplaćuje na brojne načine. U posljednja četiri mjeseca, tim je osvojio R01 potporu od National Institutes of Health vrijednu više od 1.4 milijuna dolara, a Diehl je također objavio i teorijsku studiju o motornim proteinima s kemičarom Anatoly Kolomeisky s Rice.

Izvor: Rice University

Ostavi komentar

Leave a Reply

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Oglašavanje

Možda će vas zanimati

Oglašavanje