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研究人员研究了细胞拥挤对细胞运输系统的影响

更新时间:2020-07-11 18:05点击:

许多疾病,包括像阿尔茨海默氏症这样的神经退行性疾病,都与细胞运输系统中运动蛋白的功能缺陷有关,了解运动蛋白在其自身拥挤的细胞环境中如何工作的复杂性,对于理解当它们的功能不正常时是什么出了问题至关重要。分子马达是一种特殊的蛋白质,它与各种细胞器结合,被称为细胞货物,并沿着微管丝(结构蛋白质通常被称为细胞的高速公路)运输。马达蛋白通常是成群工作的,与一种物质结合在一起,沿着细胞内的纤维路径缓慢移动。

在最近的研究中大分子拥挤作为胞内运输的物理规律,发表在《自然》杂志上物理,首席研究员,纽约大学阿布扎比物理系助理教授乔治Shubeita和他的团队的发现在原生细胞环境中,这是与高浓度的大分子拥挤,拥挤显著影响蛋白质组电动机的速度,而不是单一的马达蛋白。马达蛋白已经从细胞中分离出来,并在实验室环境中进行研究,但这是第一次对马达蛋白所携带的货物在其原生细胞和模拟拥挤细胞环境中进行研究。

为了模拟细胞的拥挤特性,我们将牛血清白蛋白(一种浓缩蛋白质的血清)以及驱动蛋白和微管细丝应用于玻片上。利用光镊的激光探测单个电机和多组电机的运动,发现在比较拥挤的环境中,电机相对时更容易从灯丝上脱落。因此,每当一个电动机从导轨上掉下来时,一组电动机就会后退。尽管在自然细胞环境下,成群的马达会减速,但它们通常被用于长距离运送货物,并通过分担负载来克服它们在拥挤的细胞中所面临的障碍,这是单个马达无法做到的。

Shubeita说:“我们的工作强调了调节马达功能的平衡,以在复杂的细胞内实现稳健的运输系统。”“将货物运送到活细胞内需要它们的地方对它的生存很重要。尽管细胞内部的工作极其拥挤,但分子马达扮演着纳米机器的角色,以最高的精确度完成这项任务。通过模拟细胞的环境,我们已经解开了人体马达行为的细节,这对于理解疾病中马达失灵时是什么地方出了问题至关重要。”