遠慕生物：細胞內(nèi)蛋白質(zhì)運動暗示著更大的秘密

細胞內(nèi)的各種分子是怎樣運輸傳遞不同的細胞器和結(jié)構(gòu)中的？馬達蛋白是如何區(qū)分“誰”該運輸“什么貨物”“到哪里去”？這是生命活動一個未解之謎。新的研究方法為傳統(tǒng)觀點帶來了不同的新見解。

細胞內(nèi)有各種細胞器和結(jié)構(gòu)，細胞內(nèi)的各種分子是怎樣運輸傳遞的？顯然不會是漂浮在細胞中簡單的自由擴散——細胞能保持其特有性狀，主要是因為細胞內(nèi)還有無數(shù)的微管蛋白相互交聯(lián)，支撐起薄薄的細胞膜和眾多胞內(nèi)結(jié)構(gòu)。這些被稱為“細胞骨架”的蛋白同時也擔負著細胞內(nèi)物質(zhì)運輸高速公路的責任，蛋白軌道上無時無刻不有“貨物“運輸——營養(yǎng)物質(zhì)、更換零件、和其他重要材料，從而保證了整個細胞功能的完整。馬達蛋白（Motor proteins）的樣子就像一對腿支持著長竿狀尾巴，沿著細胞公路運送貨物。 人類基因組表達45種被稱為驅(qū)動蛋白的馬達蛋白，其中15 - 20種參與運輸包在囊泡內(nèi)的重要組分。但驅(qū)動蛋白怎么知道誰負責攜帶什么貨物、要去哪里?

要回答此類問題，研究人員常常會表達一個帶有綠色熒光蛋白(GFP)標記的目標蛋白質(zhì)——將樣本放在紫外燈下就可以觀察標記蛋白是否存在。只是用GFP標記的馬達蛋白觀察它們到哪些地方去，并不太起作用——因為無處不在的馬達蛋白在運送它們的業(yè)務洪流會充滿整個場景，就像一個細胞版的光污染場景。
為了變通，先前的研究僅表達并用GFP標記馬達蛋白的“腿”這一部分——即“馬達區(qū)”，并觀察這些空的“腿”去哪些地方旅行了。 這些實驗提供了證據(jù)支持“智能馬達”的理論——假設調(diào)控馬達蛋白“要到哪里去”是通過馬達區(qū)的偏向性來完成的，每個驅(qū)動蛋白只在特定的微管中運行，在這些微管終端之間運送囊泡“行李”。

但是Rensselaer 理工學院生物科學、生物技術和跨學科研究中心的助理教授Bentley的研究結(jié)果表明,“智能馬達”并不是唯一起作用的調(diào)控方法。Bentley實驗室開發(fā)的一種新的成像技術能夠?qū)⒓毎麅?nèi)的馬達蛋白與其攜帶哪些“貨物”匹配起來，這更新了原有的關于細胞內(nèi)運輸如何到達其正確目的地的觀點（智能馬達論）。 這項研究集中在神經(jīng)元細胞，將有助于揭示一些神經(jīng)退行性疾病背后的機制。文章發(fā)表在本期的Traffic雜志上。

“我們發(fā)現(xiàn)，一定有別的調(diào)控機制，不同于傳統(tǒng)的如何在細胞內(nèi)引導驅(qū)動馬達蛋白的觀點,”Marvin Bentley是Rensselaer 理工學院生物科學、生物技術和跨學科研究中心的助理教授。 “有一個神秘的相互作用是我們所不知道的?！?br>
Bentley的實驗室開發(fā)了一種技術，僅表達每個驅(qū)動蛋白的尾巴并標記GFP（這回不表達“腿”了）。驅(qū)動蛋白尾巴結(jié)合特定的囊泡，可以顯示哪種驅(qū)動蛋白會結(jié)合哪種貨物，可以換一個不同角度來看“誰將帶著什么貨物要去哪里”。在細胞開始表達驅(qū)動蛋白尾巴的幾個小時后，在視圖還沒有被越來越多發(fā)光的“尾巴”占滿之前——研究人員能夠觀察到每個驅(qū)動蛋白結(jié)合的所有囊泡。

結(jié)果表明,當結(jié)合囊泡之后,“智能馬達”理論并不總是適用。有些驅(qū)動蛋白并沒有出現(xiàn)在其“智能馬達”偏向應該出現(xiàn)的地區(qū)，而有的甚至出現(xiàn)在他們本來不應該能去到的地方。

“很明顯,這不是僅由馬達區(qū)域偏向性決定這些馬達蛋白該去哪里，應該還有別的調(diào)節(jié)方式“Bentley說。Bentley懷疑配體蛋白參與其中，并希望進一步的研究揭示其確切的機制。

“在細胞內(nèi)，關鍵的神經(jīng)遞質(zhì)和細胞內(nèi)代謝物的運動極為復雜，但我們必須了解這些基本過程才能控制某些疾病——疾病中這種細胞內(nèi)的交通運輸已發(fā)生錯誤，尤其是在神經(jīng)元細胞內(nèi)?！盋urt Breneman是Rensselaer科學學院院長。 ”Marvin在這個問題上的創(chuàng)新方法獲得了一個令人感興趣的見解，為開展進一步研究指出了一個新的方向?！?/div>

• 上一篇：遠慕生物：第一個控制脂肪酸合成的蛋白質(zhì)
• 下一篇：一種探索RNA與染色質(zhì)相互作用的新技術