Хотя клетки могут выглядеть как бесформенные капли жидкости, заключенные в мембрану, на самом деле они имеют сложную скелетоподобную структуру, известную как цитоскелет, состоящую из нитей, называемых микротрубочками. Моторные белки, в том числе динеин и кинезин, могут перемещаться по этим канальцам, чтобы транспортировать груз в центр клетки и из нее.
Моторные белки используют молекулу, передающую энергию, АТФ, для движения по микротрубочкам. Моторные белки гидролизуют АТФ до АДФ и преобразуют выделяемую химическую энергию в механическую энергию, которая используется для движения. Механизм действия кинезина достаточно хорошо изучен, но в случае динеина было трудно объяснить, как происходит коммуникация между сайтом связывания микротрубочек и сайтом гидролиза АТФ, которые расположены относительно далеко друг от друга и разделены расстоянием между ними. стебель.В новом исследовании, проведенном в сотрудничестве с несколькими другими институтами, включая Университет Осаки, Васэда и Университет Хосей, ученые RIKEN использовали криоэлектронную микроскопию — где молекулы охлаждаются до очень низких температур в микроскопе — и изучили структуру. динеина на микротрубочке.
Они показали, что два специфических аминокислотных остатка в структуре микротрубочек, R403 и E416, являются ключом к включению переключателя, который имеет решающее значение для активации мотора динеина, демонстрируя, что при наличии мутаций в этих последовательностях динеин не может действовать. достигают направленного движения микротрубочки, в конечном итоге просто перемещаясь назад и вперед случайным образом. Это придает вес общепринятой идее о том, что движение молекулярных моторов в основном происходит за счет случайного, броуновского движения, и что моторы могут двигаться в одном направлении благодаря тонким изменениям прочности связей в моторе. -Микротрубочка интерфейс.Кроме того, группа обнаружила, что включение механического переключателя на границе мотор-микротрубочка приводит к гидролизу АТФ.
Их результаты в целом показывают, что тонкие структурные изменения в связях на границе раздела передаются через небольшое изменение структуры стержня — две катушки, которые связывают две области связывания, и небольшой сдвиг в конфигурации катушек. дает сигнал для гидролиза АТФ в сайте связывания АТФ.Сейичи Учимура, первый автор статьи, сказал: «Мы смогли ясно продемонстрировать, что молекулярный мотор динеина активируется« переключателем », который контролирует взаимные взаимодействия между динеином и микротрубочкой.
Это важно, так как мутация в было продемонстрировано, что структура переключателя вызывает лиссэнцефалию, врожденное заболевание ".По словам Эцуко Муто, возглавлявшего исследовательскую группу, «в будущем мы надеемся, что дальнейшее понимание взаимодействия между динеином и микротрубочками может проложить путь к терапии этих состояний».