راه رفتن پرواز: چه اتفاقی برای پروتئین درون یک سلول زنده می افتد

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

بسیاری حتی گمان نمی کنند که چگونه فرآیندهای واقعا شگفت انگیزی در درون ما اتفاق می افتد. پیشنهاد می‌کنم بیشتر به دنیای میکروسکوپی نگاه کنید، دنیایی که فقط با ظهور جدیدترین میکروسکوپ‌های الکترونی نسل جدید موفق به دیدن آن شدید.

در سال 2007، محققان ژاپنی توانستند زیر میکروسکوپ کار یکی از "موتورهای مولکولی" یک سلول زنده - پروتئین راه رفتن میوزین V را مشاهده کنند که می تواند به طور فعال در امتداد رشته های اکتین حرکت کند و وزنه های متصل به آن را بکشد. هر مرحله از میوزین V با این واقعیت شروع می شود که یکی از "پاهای" آن (پشت) از رشته اکتین جدا می شود. سپس پای دوم به جلو خم می شود و اولین پایه آزادانه روی "لولا" که پایه های مولکول را به هم متصل می کند می چرخد تا زمانی که به طور تصادفی رشته اکتین را لمس کند. نتیجه نهایی حرکت هرج و مرج پای اول به دلیل موقعیت ثابت پای اول کاملاً مشخص می شود.

بیایید در این مورد بیشتر بدانیم …

… کینزین اینطور راه می رود

هر حرکت فعالی که توسط موجودات زنده انجام می شود (از حرکت کروموزوم ها در طول تقسیم سلولی تا انقباضات ماهیچه ای) بر اساس کار "موتورهای مولکولی" - مجتمع های پروتئینی است که قسمت هایی از آنها قادر به حرکت نسبت به یکدیگر هستند. در موجودات بالاتر، مهم ترین موتورهای مولکولی، مولکول های میوزین از انواع مختلف (I، II، III و غیره تا XVII) هستند که قادر به حرکت فعال در امتداد الیاف اکتین هستند.

بسیاری از "موتورهای مولکولی"، از جمله میوزین V، از اصل حرکت راه رفتن استفاده می کنند. آنها در مراحل مجزا با طول تقریباً یکسان حرکت می کنند و به طور متناوب یکی از دو "پای" مولکول در جلو است. با این حال، بسیاری از جزئیات این فرآیند نامشخص است.

محققان دپارتمان فیزیک دانشگاه Waseda در توکیو تکنیکی را توسعه داده اند که به شما امکان می دهد کار میوزین V را در زمان واقعی زیر میکروسکوپ مشاهده کنید. برای انجام این کار، آنها یک میوزین V اصلاح شده ساختند، که در آن شفت های پا دارای خاصیت "چسبیدن" محکم به میکروتوبول های توبولین هستند.

با افزودن قطعات میکروتوبول به محلول میوزین V اصلاح شده، دانشمندان چندین کمپلکس به دست آوردند که در آن یک قطعه از یک میکروتوبول تنها به یک پایه میوزین V چسبیده بود، در حالی که دیگری آزاد باقی می ماند. این مجتمع ها توانایی "راه رفتن" را در امتداد الیاف اکتین حفظ کردند و حرکات آنها را می توان مشاهده کرد، زیرا قطعات میکروتوبول ها بسیار بزرگتر از خود میوزین هستند و علاوه بر این، آنها با برچسب های فلورسنت برچسب گذاری شدند. در این مورد، از دو طرح آزمایشی استفاده شد: در یک مورد، یک فیبر اکتین در فضا ثابت شد، و مشاهدات بر روی حرکت یک قطعه میکروتوبول انجام شد، و در مورد دوم، یک میکروتوبول ثابت شد و حرکت یک قطعه فیبر اکتین مشاهده شد.

در نتیجه، "راه رفتن" میوزین V با جزئیات بسیار مورد مطالعه قرار گرفت (شکل اول را ببینید). هر مرحله با جدا شدن پای "پشت" میوزین از فیبر اکتین آغاز می شود. سپس آن پا که به فیبر چسبیده باقی می ماند، به شدت به جلو خم می شود. در این لحظه است که انرژی مصرف می شود (هیدرولیز ATP رخ می دهد). پس از آن، پای "آزاد" (سبز در شکل ها) شروع به آویزان شدن به طور آشفته روی لولا می کند. این چیزی بیش از حرکت براونی نیست. در همان زمان، به هر حال، دانشمندان توانستند برای اولین بار نشان دهند که لولای اتصال پاهای میوزین V به هیچ وجه حرکات آنها را محدود نمی کند. دیر یا زود، پای سبز رنگ انتهای رشته اکتین را لمس می کند و خود را به آن می چسباند. محل اتصال آن به ریسمان (و بنابراین طول گام) کاملاً با شیب ثابت پای آبی تعیین می شود.

در این آزمایش، جستجوی رشته اکتین با ساق آزاد میوزین V چند ثانیه طول کشید. در یک سلول زنده، این ظاهرا سریعتر اتفاق می افتد، زیرا میوزین در آنجا بدون وزنه روی پاهای خود راه می رود. وزنه ها - به عنوان مثال، وزیکول های درون سلولی که توسط غشاء احاطه شده اند - به پاها متصل نیستند، بلکه به آن قسمت از مولکول که در شکل به صورت "دم" نشان داده شده است، متصل می شوند.