Vlieggang: wat gebeur met die proteïen binne 'n lewende sel

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

Baie vermoed nie eers hoe werklik wonderlike prosesse binne ons plaasvind nie. Ek stel voor jy kyk verder na die mikroskopiese wêreld, wat jy eers met die koms van die nuutste nuwe generasie elektronmikroskope kon sien.

Terug in 2007 kon Japannese navorsers onder 'n mikroskoop die werk van een van die "molekulêre motors" van 'n lewende sel waarneem - die lopende proteïen miosien V, wat aktief langs die aktienvesels kan beweeg en die gewigte wat daaraan gekoppel is, kan sleep. Elke stap van miosien V begin met die feit dat een van sy "bene" (rug) van die aktienfilament geskei is. Dan buig die tweede been vorentoe, en die eerste draai vrylik op die "skarnier" wat die bene van die molekule verbind, totdat dit per ongeluk aan die aktienfilament raak. Die eindresultaat van die chaotiese beweging van die eerste been blyk streng bepaal te word as gevolg van die vaste posisie van die tweede.

Kom ons vind meer hieroor uit …

… kinesin loop so

Enige aktiewe bewegings wat deur lewende organismes uitgevoer word (van die beweging van chromosome tydens seldeling tot spiersametrekkings) is gebaseer op die werk van "molekulêre motors" - proteïenkomplekse, waarvan dele in staat is om relatief tot mekaar te beweeg. In hoër organismes is die belangrikste van die molekulêre motors miosienmolekules van verskillende tipes (I, II, III, ens., tot XVII), wat aktief langs die aktienvesels kan beweeg.

Baie "molekulêre motors", insluitend miosien V, gebruik die beginsel van loopbeweging. Hulle beweeg in diskrete stappe van ongeveer dieselfde lengte, en afwisselend is een of die ander van die twee "bene" van die molekule voor. Baie besonderhede van hierdie proses bly egter onduidelik.

Navorsers by die Departement Fisika, Waseda Universiteit in Tokio het 'n tegniek ontwikkel waarmee jy die werk van miosien V intyds onder 'n mikroskoop kan waarneem. Om dit te doen, het hulle 'n gemodifiseerde miosien V gebou, waarin die beenskagte die eienskap het om stewig aan tubulienmikrotubuli te "kleef".

Deur fragmente van mikrotubuli by die oplossing van gemodifiseerde miosien V te voeg, het die wetenskaplikes verskeie komplekse verkry waarin 'n stuk van 'n mikrotubuli net aan een been van miosien V gekleef het, terwyl die ander vry gebly het. Hierdie komplekse het die vermoë behou om langs die aktienvesels te "loop", en hul bewegings kon waargeneem word, aangesien die fragmente van mikrotubuli baie groter is as miosien self, en boonop is hulle met fluoresserende etikette gemerk. In hierdie geval is twee eksperimentele ontwerpe gebruik: in een geval is 'n aktienvesel in die ruimte vasgemaak, en die waarnemings is uitgevoer oor die beweging van 'n mikrotubulusfragment, en in die tweede geval is 'n mikrotubuli vasgemaak en die beweging van 'n Aktienveselfragment is waargeneem.

As gevolg hiervan is die "gang" van miosien V in groot detail bestudeer (sien die eerste figuur). Elke stap begin met die "agterste" been van miosien wat van die aktienvesel skei. Dan leun daardie been, wat aan die vesel vas bly, skerp vorentoe. Dit is op hierdie oomblik dat energie verbruik word (ATP-hidrolise vind plaas). Daarna begin die “vrye” been (groen in die figure) chaoties aan die skarnier hang. Dit is niks meer as Brownse beweging nie. Terselfdertyd kon wetenskaplikes terloops vir die eerste keer wys dat die skarnier wat die bene van miosien V verbind, glad nie hul bewegings beperk nie. Vroeër of later raak die groen been aan die einde van die aktienfilament en heg homself daaraan. Die plek waar dit aan die tou sal heg (en dus die staplengte) word geheel en al bepaal deur die vaste helling van die blou been.

In die eksperiment het die soektog na die aktienfilament met die vrye been van miosien V etlike sekondes geneem; in 'n lewende sel gebeur dit blykbaar vinniger, aangesien miosien daar loop sonder gewigte op sy bene. Gewigte – byvoorbeeld intrasellulêre vesikels omring deur membrane – is nie aan die bene geheg nie, maar aan daardie deel van die molekule, wat as 'n "stert" in die figuur uitgebeeld word.