在人類身體中,,數(shù)千種不同類型的“生物分子馬達(biomolecular motors)”幫助執(zhí)行一些重要的任務,,例如肌肉收縮,、在細胞分裂期間移動染色體、重置神經細胞以使他們能重復發(fā)出信號,。
通過使用極其靈敏的檢測技術,,研究人員對這些小蛋白如何行使其功能的機制已經越來越了解。他們發(fā)現(xiàn)肌球蛋白Ⅵ(Myosin VI)的運動機制與肌球蛋白Ⅴ(myosin V)和驅動蛋白(kinesin)的機制相同,。相關文章發(fā)表在Journal of Biological Chemistry期刊上,。
“它是到目前為止發(fā)現(xiàn)的第三個以hand-over-hand(雙手交替,或者叫做鉸進)的形式運動的馬達分子,,這使得認為以‘尺蠖’形式運動的觀點變的不堪一擊,,”Paul Selvin說。
肌球蛋白Ⅵ是一種反向的分子馬達,,它能夠將物質移動到細胞中的不同位置,。與肌球蛋白Ⅴ類似,肌球蛋白Ⅵ有兩個與“身體”連接的“臂”,。這種微小的分子能夠將化學能量轉化成機械運動,,并且沿著極化的肌動蛋白纖維運輸它的裝載物,但方向與其它肌球蛋白相反,。
“行進運動有兩種主要模式,。其中一種是hand-over-hand模式:這種模式中,蛋白的兩個臂交替引導運動,。另一種模式是尺蠖模式:其中一個臂始終起到引導作用”Selvin說,。為了檢測肌球蛋白Ⅵ的前進機制,研究人員利用了在研究肌球蛋白Ⅴ和驅動蛋白中使用納米級熒光成像FIONA(Fluorescence Imaging with One Nanometer Accuracy)技術——這種技術可以追蹤1.5納米范圍內的單個分子的位置,。
“首先,,我們將一種小的熒光染料附著在其中一個臂上并用連接在顯微鏡上的數(shù)碼相機拍照,以確定染料的位置,。然后我們給肌球蛋白‘喂’一種很小的能量“食物”——腺苷三磷酸(ATP),,它開始前進時我們拍下另一張照片并測定染料移動的距離。”通過檢測蛋白前進的步幅大小,,研究人員就能夠確定這種蛋白質到底使用的是哪種運動機制,。測定數(shù)據(jù)清楚地表明蛋白使用的是hand-over-hand模式。
令人感到驚訝的是肌球蛋白Ⅵ的步幅的變化很大,,但是平均下來與肌球蛋白Ⅴ的步幅很接近,,而肌球蛋白Ⅴ的一個臂有Ⅵ的三倍長,。“為了到達同樣遠的距離,肌球蛋白Ⅵ必須進行拆分然后再次快速合并起來,,”Selvin說,。“之后的研究將會研究它是怎樣完成這個過程的。