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
56 Смешных комментарев из социальных сетей 56 Смешных комментарев из социальных сетей «Я вижу в тебе мужчину,» — сказала бабушка 14-летнему внуку и занялась с ним … «Я вижу в тебе мужчину,» — сказала бабушка 14-летнему внуку и занялась с ним … Осколки истории : 51 Интересных и редких ретро-фотографий Осколки истории : 51 Интересных и редких ретро-фотографий Судьба 10 юных вундеркиндов, или какова цена за «данное свыше» Судьба 10 юных вундеркиндов, или какова цена за «данное свыше» Гуляя по лесу, внимательно смотри под ноги Гуляя по лесу, внимательно смотри под ноги Оренбург: найдена банда АУЕшников-подростков без признаков жизни Оренбург: найдена банда АУЕшников-подростков без признаков жизни Как запрещенные законом предметы попадают в российские колонии Как запрещенные законом предметы попадают в российские колонии 15 Самых популярных мэмов: происхождение и значение 15 Самых популярных мэмов: происхождение и значение Фотоаппарат 74 года хранил в земле снимки Фотоаппарат 74 года хранил в земле снимки Самая красивая девочка мира — Настя Князева Самая красивая девочка мира — Настя Князева Как в стране хоронят заслуженных учителей и блатных ауешников Как в стране хоронят заслуженных учителей и блатных ауешников Осторожно, водитель: купюра на стекле к «разводу» Осторожно, водитель: купюра на стекле к «разводу» Осколки истории: 54 интересные и редкие ретро-фотографии Осколки истории: 54 интересные и редкие ретро-фотографии Кольская сверхглубокая: а что, если туда лом кинуть? Кольская сверхглубокая: а что, если туда лом кинуть? 50 пятничных позитивных комментов и высказываний из социальных сетей 50 пятничных позитивных комментов и высказываний из социальных сетей Новый развод : берегитесь девочек Новый развод : берегитесь девочек Все обо всем – 25 фактов, о которых знают не все Все обо всем – 25 фактов, о которых знают не все 60 пятничных позитивных комментов и высказываний 60 пятничных позитивных комментов и высказываний Милая старушка из Флориды : » У меня пистолет и я знаю, что с ним делать!» Милая старушка из Флориды : » У меня пистолет и я знаю, что с ним делать!» 22 удивительных фото, которые помогут расширить ваш кругозор 22 удивительных фото, которые помогут расширить ваш кругозор Когда на вашем участке поселился сосед в «скворечнике» Когда на вашем участке поселился сосед в «скворечнике» Самая эффектная фотография времен войны во Вьтнаме Самая эффектная фотография времен войны во Вьтнаме В Уфе кладбищенский памятник в виде iPhone В Уфе кладбищенский памятник в виде iPhone Хозяин превратил своего пса в практически неподвижный комок шерсти Хозяин превратил своего пса в практически неподвижный комок шерсти «Ромео из Римини» умер во время ночи с 23-летней девушкой «Ромео из Римини» умер во время ночи с 23-летней девушкой В Томске в магазин вызвали вооруженную охрану из-за 7-летней девочки В Томске в магазин вызвали вооруженную охрану из-за 7-летней девочки 42 забавных коммента и высказывания из соцсетей 42 забавных коммента и высказывания из соцсетей Пофантазируем: если бы люди флиртовали как животные Пофантазируем: если бы люди флиртовали как животные Мод Жюльен — ребенок для экспериментов и тайны её детства Мод Жюльен — ребенок для экспериментов и тайны её детства Неслабая такая копилочка для мелочи Неслабая такая копилочка для мелочи
Еще посты