Исследование показало совершенно неожиданное поведение «моторного» белка, который функционирует как сегрегация хромосом во время деления клетки. Результаты были опубликованы в Nature Communications.
Работой руководил Вэйхонг Цю, доцент кафедры физики в Научном колледже Университета штата Орегон, в сотрудничестве с исследователями из Университета Хэнань в Китае и Университета медицинских наук штата Мэриленд.
Моторные белки – это крошечные молекулярные машины, которые преобразуют химическую энергию в механическую работу. Они являются миниатюрными «транспортными средствами» клетки и движутся по сети дорожек, обычно называемой цитоскелетом. Они перемещают клеточные грузы между местоположениями и создают силы для позиционирования хромосом.
Но, несмотря на многолетние интенсивные исследования, механизмы, лежащие в основе действия многих моторных белков, до сих пор не ясны.
В этом исследовании исследователи сосредоточились на конкретном моторном белке, называемом KlpA, и использовали метод высокочувствительной световой микроскопии, чтобы непосредственно проследить движение отдельных молекул KlpA на дорожке цитоскелета. Они обнаружили, что KlpA может двигаться в противоположных направлениях – необычное открытие. Считается, что KlpA-подобные моторные белки являются носителями исключительно с односторонним движением.
Исследователи также обнаружили, что KlpA содержит шестеренчатый компонент, который позволяет ему переключать направление движения. Это позволяет ему локализоваться в разных областях внутри клетки, чтобы гарантировать правильное разделение хромосом для нормального деления клетки.
«В прошлом KlpA-подобные моторные белки считались в значительной степени избыточными, и в результате они мало изучались», – сказал Цю.
"Становится ясно, что KlpA-подобные двигатели у людей имеют решающее значение для пролиферации и выживания раковых клеток. Наши результаты помогают лучше понять другие KlpA-подобные моторные белки, в том числе полученные от человека, что в конечном итоге может привести к новым подходам к лечению рака."
Цю и его коллеги говорят, что они рады своим будущим исследованиям, которые могут раскрыть принцип конструкции на атомарном уровне, который позволяет KlpA двигаться в противоположных направлениях. А могут быть и другие приложения.
«KlpA – замечательный моторный белок, потому что он первый в своем роде, демонстрирующий двунаправленное движение», – сказал Цю. "Это дает нам прекрасную возможность узнать у матери-природы правила, которые мы можем использовать для разработки транспортных устройств на основе моторных белков. Надеемся, что в ближайшем будущем мы сможем разработать робототехнику на основе моторных белков для более точной и контролируемой доставки лекарств."
Работа выполнена при частичной поддержке Национального научного фонда.