Cell亮點文章：馬達蛋白團結就是力量
日期：2013-01-22 09:25:49
生命在于運動。我們伸手拍蚊子，而后者靈活地躲避了死神之手。這其中發生了什么？是誰控制我們的手部運動，又是誰解救了蚊子？答案是分子馬達，手部肌肉和蚊子翅膀中的納米級蛋白機器。我們需要這些馬達來拍蚊子、眨眼睛、行走、吃飯、喝水……，做一切你想象得出的事。就在我們伸手拍蚊子的時候，肌肉中數百萬分子馬達正進行著精密合作。
許多細胞過程都需要多個馬達蛋白共同產生較大的力量，因此了解馬達蛋白如何產生合力很重要。此前人們對其中的機制知之甚少，日前印度TIFR塔塔基礎研究院Dr. Roop Mallik領導的研究團隊在細胞內實現了單分子水平的光學捕獲，定量了馬達蛋白小隊驅動單個吞噬體時生成的力量。這項研究發表在最近一期的Cell雜志上。
有趣的是，強有力的驅動蛋白無法協同作用，而較弱且易于解體的動力蛋白卻能夠合作產生很大的力量。研究顯示，當面對更高負載時，動力蛋白運載小隊與微管結合，而驅動蛋白快速解散。
為何自然界做出如此不合常理的選擇，讓弱馬達蛋白在許多生物學過程中承擔如此重任呢？研究人員發現，由于每個動力蛋白都能夠改變其齒輪，一隊動力蛋白就可以分擔很大的負載。正因如此，與其他沒有傳動裝置的強力馬達蛋白相比，動力蛋白團隊合作更為有效。
研究人員將激光束聚焦在小鼠細胞內部，以此困住細胞中被馬達蛋白驅動的單個吞噬體，此時這些馬達蛋白就會使出渾身解數將物質拖出“激光陷阱”。研究人員觀察了四個動力蛋白合力將吞噬體拖出激光陷阱的過程。
Mallik說：“每個動力蛋白都有轉換齒輪的特殊能力，就向我們開車上坡要換檔一樣。在動力蛋白運載小隊中，每個蛋白都會依據所需拉力做出調整，在拉動時緊密合作。這種形式下動力蛋白能夠平均分攤它們的負載，從而有效產生更大的力量。值得注意的是，驅動蛋白比動力蛋白更強力，但由驅動蛋白組成的小隊就無法產生那么大的力，原因就在于驅動蛋白沒有傳動裝置。”
看來在人類造出法拉利和蘭博基尼以前，自然界早早就學會了打造帶傳動裝置的納米級馬達了。
上一篇： Nature子刊：對抗癌癥、艾滋病的武器
下一篇： 能夠對人類DNA進行修改的基因技術問世
