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这项研究为理解分子马达如何产生力开辟了一个新世界

导读来自马萨诸塞大学阿默斯特分校和宾夕法尼亚州立医学院的一组生物物理学家着手解决这个长期存在的问题,即肌球蛋白,这是负责肌肉收缩和许多

来自马萨诸塞大学阿默斯特分校和宾夕法尼亚州立医学院的一组生物物理学家着手解决这个长期存在的问题,即肌球蛋白,这是负责肌肉收缩和许多其他细胞过程的分子运动产生的力的性质。他们解决的关键问题(该领域最具争议的话题之一)是:肌球蛋白如何将ATP形式的化学能转化为机械功?

答案揭示了肌球蛋白(肌肉和相关运动蛋白的引擎)如何转化能量的新细节。

最后,他们进行了前所未有的研究,在不同的控制下仔细重复,并进行双重检查,这支持了他们的假设,即分子运动的机械事件先于而不是跟随生化事件,这直接挑战了人们长期以来认为生化事件有影响的观点。产生力量的事件。该研究成果发表于《生物化学杂志》,被评选为“在该领域做出突出贡献”的编辑推荐。

为了在最细微的层面上完成检测肌球蛋白的补充实验,科学家们综合运用了多种技术——美国宾夕法尼亚州立大学和明尼苏达大学的单分子激光捕获技术(UMass Amherst)和FRET(荧光共振能量转移)技术。该团队由肌肉生物物理学家爱德华“内德”德博尔德领导,他是美国埃姆斯马萨诸塞州大学公共卫生与健康科学学院的副教授。生物化学家克里斯托弗延戈,宾夕法尼亚州立大学医学院教授;明尼苏达大学生物科学学院的肌肉生物物理学家戴维托马斯教授。

德伯德说:“这是第一次将这两种最先进的技术结合起来研究分子运动,并回答一个古老的问题。”“在过去的50年里,我们已经了解了很多关于肌肉和分子马达等东西是如何工作的,但我们不知道它们是如何在最微妙的层面(纳米级运动)发生的细节。就好像我们在找汽车的引擎盖,检查发动机的工作原理。油门踏板踩下时,是如何吸收燃油并转化为工作油的?”

通过在实验室中使用他的单分子激光陷阱分析,Debold和他的团队(包括研究生Brent Scott和Chris Marang)可以直接观察肌球蛋白与单个肌动蛋白丝(分子)相互作用时纳米尺度机械运动的大小和速率。发电的伙伴。他们观察到,几乎在与肌动蛋白丝结合后,力产生或中风的步骤发生得非常快。

在使用FRET分析的平行实验中,Yengo的团队证实了这种快速的中风速度,其他研究表明,随后的关键生化步骤发生得要慢得多。进一步的分析首次揭示了肌球蛋白分子深处的分子内运动是如何协调这些事件的。

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