Как шагает белок кинезин

Шрифт


кинезин

Еще в 2007 году японские исследователи сумели пронаблюдать под микроскопом работу одного из «молекулярных моторов» живой клетки — шагающего белка миозина V, который умеет активно передвигаться вдоль актиновых волокон и перетаскивать прикрепленные к нему грузы. Каждый шаг миозина V начинается с того, что одна из его «ног» (задняя) отделяется от актиновой нити. Затем вторая нога наклоняется вперед, а первая свободно вращается на «шарнире», соединяющем ноги молекулы, до тех пор, пока случайно не коснется актиновой нити. Конечный итог хаотического движения первой ноги оказывается строго детерминирован благодаря фиксированному положению второй.

кинезин

В основе любых активных движений, совершаемых живыми организмами (от движения хромосом при клеточном делении до мышечных сокращений), лежит работа «молекулярных моторов» — белковых комплексов, части которых способны двигаться друг относительно друга. У высших организмов важнейшими из молекулярных моторов служат молекулы миозина разных типов (I, II, III и т. д., вплоть до XVII), способные активно передвигаться вдоль актиновых волокон.

Многие «молекулярные моторы», в том числе миозин V, используют принцип шагающего движения. Они передвигаются дискретными шажками примерно одинаковой длины, причем впереди оказывается попеременно то одна, то другая из двух «ног» молекулы. Однако многие детали этого процесса остаются неясными.
Сотрудники физического факультета университета Васэда (Department of Physics, Waseda University) в Токио разработали методику, позволяющую наблюдать за работой миозина V в реальном времени под микроскопом. Для этого они сконструировали модифицированный миозин V, у которого стержни ног обладают свойством накрепко «приклеиваться» к тубулиновым микротрубочкам.

кинезин

Так миозин V шагает по актиновой нити. Движение происходит справа налево. Сначала одна из «ног» миозина (зеленая) отделяется от актиновой нити, затем другая нога (синяя) наклоняется вперед. После этого зеленая нога хаотически вращается на шарнире до тех пор, пока не наткнется на актиновую нить. Рис. из обсуждаемой статьи в Science

Добавляя в раствор модифицированного миозина V фрагменты микротрубочек, ученые получили несколько комплексов, в которых кусок микротрубочки приклеился только к одной ноге миозина V, а вторая осталась свободной. Эти комплексы сохранили способность «шагать» по актиновым волокнам, и за их движениями можно было наблюдать, поскольку фрагменты микротрубочек гораздо крупнее самого миозина, и к тому же их метили флуоресцирующими метками. При этом использовали два экспериментальных дизайна: в одном случае фиксировали в пространстве актиновое волокно, а наблюдения вели за движением фрагмента микротрубочки, а во втором фиксировали микротрубочку и наблюдали за движением фрагмента актинового волокна.

кинезин

В итоге «походку» миозина V удалось изучить в больших подробностях (см. первый рисунок). Каждый шаг начинается с того, что «задняя» нога миозина отделяется от актинового волокна. Затем та нога, которая осталась прикрепленной к волокну, резко наклоняется вперед. Именно в этот момент расходуется энергия (происходит гидролиз АТФ). После этого «свободная» нога (на рисунках — зеленая) начинает хаотически болтаться на шарнире. Это не что иное, как броуновское движение. Заодно, кстати, ученым удалось впервые показать, что шарнир, соединяющий ноги миозина V, совершенно не стесняет их движений. Рано или поздно зеленая нога касается своим концом актиновой нити и прикрепляется к ней. Место, где она прикрепится к нити (и, следовательно, длина шага) полностью определяются фиксированным наклоном синей ноги.

В эксперименте поиск актиновой нити свободной ногой миозина V занимал несколько секунд; в живой клетке это, видимо, происходит быстрее, поскольку там миозин шагает без гирь на ногах. Грузы — например, внутриклеточные пузырьки, окруженные мембранами — крепятся не к ногам, а к той части молекулы, которая на рисунке изображена как «хвостик».


  1. Илья
Оставить комментарий
Лучшие посты
Павел Майков: Сериал «Бригада» – это преступление против России, в котором я участвовал Павел Майков: Сериал «Бригада» – это преступление против России, в котором я участвовал «Осколки» истории: редкие ретро-фотографии (65 штук) «Осколки» истории: редкие ретро-фотографии (65 штук) Женская месть бывает страшна Женская месть бывает страшна Веселые комменты из социальных сетей (31 фото) Веселые комменты из социальных сетей (31 фото) Один в поле воин. Пять русских героев, погибших в неравном бою Один в поле воин. Пять русских героев, погибших в неравном бою Короткая история: Уборщица Тётя Нина Короткая история: Уборщица Тётя Нина Осколки истории : Интересные и редкие ретро-фотографии (53 фото) Осколки истории : Интересные и редкие ретро-фотографии (53 фото) Прикольные картинки и комменты 29.01.18 Прикольные картинки и комменты 29.01.18 Как выглядят туалеты на тепловозах и электровозах Как выглядят туалеты на тепловозах и электровозах Демотиваторы 30.01.2018 (30 фото) Демотиваторы 30.01.2018 (30 фото) Жуткая находка в стене старой кухни Жуткая находка в стене старой кухни Интересная идея для выращивания растений Интересная идея для выращивания растений Новая Пизанская башня, или что делать с завалившимся Marshal Hotel Новая Пизанская башня, или что делать с завалившимся Marshal Hotel Забавные фото 31.01.18 Забавные фото 31.01.18 Эли Инк: сюрреалистичные трансформации парня из Брайтона Эли Инк: сюрреалистичные трансформации парня из Брайтона Интересная история : Девка сохла Интересная история : Девка сохла Секретные базы и проекты Люфтваффе Секретные базы и проекты Люфтваффе Мужчина на час, наглая рыжая морда и другие забавные объявления Мужчина на час, наглая рыжая морда и другие забавные объявления Забавные картинки с надписями Забавные картинки с надписями Позитивные фото (31 фото) Позитивные фото (31 фото) Курсант МВД задержан за серию ограблений гомосексуалистов Курсант МВД задержан за серию ограблений гомосексуалистов Интересная история : История одного контакта Интересная история : История одного контакта Позитивные и философские уличные надписи Позитивные и философские уличные надписи Дмитрий Осипов полный неадекват откусивший мужчине палец Дмитрий Осипов полный неадекват откусивший мужчине палец Американец умер через 3 недели после выигрыша миллиона долларов Американец умер через 3 недели после выигрыша миллиона долларов Call of Duty: от игры к реальности Call of Duty: от игры к реальности Посмотрел как-то царь Персии Ксеркс Дариевич Первый кино….. Посмотрел как-то царь Персии Ксеркс Дариевич Первый кино….. «Люблю его». Итальянка хочет переехать в Россию и выйти замуж за зэка, осужденного пожизненно за убийство 6 человек «Люблю его». Итальянка хочет переехать в Россию и выйти замуж за зэка, осужденного пожизненно за убийство 6 человек Житель Казахстана страшно обморозил лицо и руки Житель Казахстана страшно обморозил лицо и руки Идеальный порядок или Гаражный перфекционизм (25 фото) Идеальный порядок или Гаражный перфекционизм (25 фото)
Еще посты