研究人員創建高分辨率的快照,生活中的最小的汽車

Published on February 17, 2010 at 6:25 PM

生命的最小的汽車,航天飛機細胞內的貨物,並幫助細胞分裂的一種蛋白質,這樣做就像一個蹺蹺板上下搖擺,根據科學家在美國能源部下屬的勞倫斯伯克利國家實驗室和布蘭代斯大學進行的研究。

一個分子馬達放棄它的秘密。電子顯微鏡圖像 kinesin的,生活中的最小的分子馬達之一,已被用於推導出新的,非常詳細的的三維地圖在行動凍結電機(透明的表面)。擬合的原子模型(彩帶)進入 3 - D地圖,詳細的機制已產生單分子的生物燃料,被稱為 ATP,啟動電機運動。 (圖片由查爾斯辛德拉,布蘭代斯大學)

研究人員創造了高分辨率快照的一種蛋白質電機,稱為動蛋白,因為它沿著微管,管形結構,形成一個細胞的“骨架。”結果是最接近的尚未動蛋白的蛋白質經過他們渡輪細胞內的分子結構的變化看。

肯唐寧,與伯克利實驗室生命科學部的生物物理學家說:“我們看到,第一次動蛋白的原子尺度的運動部件,允許它拉沿微管本身和它的貨物”。他所進行的研究與博士後研究員查爾斯辛德拉,現在在布蘭代斯大學。

“我們發現,有一個支點,其中動蛋白馬達的微管,其作用類似於一個支點,使kinesin的岩石像蹺蹺板上下和沿微管移動的重視,增加了唐寧街。”

他們的研究報告本週在網上的國家科學院論文集的早期版本。

動蛋白的蹺蹺板議案首次窺見生活的最根本的進程之一提供重要見解。推動名為 ATP的高能化合物,kinesin的蛋白電機沿微管就像鐵軌上的列車,牽引貨物到細胞內的不同地點,並協助在細胞分裂。微管圓柱編織了整個蜂窩腳手架的細胞中發現的蛋白質。

直到現在,科學家們沒有一個清晰的畫面,當 ATP與動蛋白結合,會發生什麼情況,尤其是這個過程中如何觸發動蛋白的結構變化,推動沿微管蛋白。

kinesin的電機超高分辨率晶體學圖像,使研究人員拼湊的蛋白質的立體結構。但是,這些圖像沒有透露它是如何工作的。

“問題在於,它不是直到蛋白質馬達結合到微管結構發生重排,使ATP水解的能量由ATP驅動蛋白的過程中,轉讓,唐寧說:”。

圖像動蛋白在這個關鍵階段,唐寧和辛德拉cryoelectron顯微鏡,這是一個在該樣本是在極低的溫度下研究型電子顯微鏡。結構生物學家使用的技術是圖像蛋白質和其他分子,因為他們在現實世界的條件下中出現,在這種情況下動蛋白的蛋白質微管。

該技術取得了電機的週期的四個階段 8至9 kinesin的電機埃分辨率的快照,因為它沿著微管移動。一埃是一個 10個一米的十億。為指導使用這些圖像,然後,研究人員“下降”,甚至更高的分辨率動蛋白的晶體元件圖像。這一步使他們能夠在行動中獲得的動蛋白的原子水平結構模型。

“總的來說,這項工作提供了詳細的動蛋白的微管連接的電源中風的分子解釋,說:”唐寧街。 “換句話說,我們可以看到它如何在現實生活中,我們看在動蛋白在不同的階段,並了解到是什麼原因導致它從一個構象移動到另一個,它是如何拉貨物沿微管。”

此外,以進一步闡明一個重要的生物過程,唐寧街和辛德拉的研究可能會通知戰勝疾病的藥物的發展。動蛋白的主要工作之一是在細胞分裂過程中染色體分離。任何阻止這一進程將導致細胞死亡,這是一些癌症療法的基礎上,如紫杉醇。

“如何動蛋白工程的新見解,可以讓科學家開發藥物,尤其是目標和塊 kinesin的動作,”唐寧說。

Last Update: 13. October 2011 01:01

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