细胞中的蛋白质运动暗示着更大的谜团
纽约州特洛伊市-一种新的成像技术,可以使运动蛋白与它们在细胞内携带的货物相匹配,从而颠覆了细胞运输如何到达正确目的地的标准观点。该研究集中在神经元上,阐明了一些神经退行性疾病,已发表在最新版的《交通》杂志上。
伦斯勒理工学院生物科学助理教授,生物技术和跨学科研究中心成员马文·本特利说:“我们所看到的是,除了指导细胞内驱动蛋白的运动蛋白外,还必须有其他规定。” 。“这是一个神秘的互动,我们不知道它是什么。”
所有的活细胞都纵横交错着称为微管的细细丝网络,这些细丝充当细胞道,用于营养物质,替代零件和其他重要物质的运动。运动蛋白,类似于一条腿的分子,支撑着一条高茎状的尾巴,沿着蜂窝状高速公路运送货物。人类基因组表达了45种运动蛋白,称为驱动蛋白,其中15-20种参与运输称为小泡的包装中的重要部位。但是,驱动蛋白如何知道谁携带和去哪里呢?
为了回答类似的问题,研究人员经常转向表达带有绿色荧光蛋白(GFP)标签的靶蛋白。然后,他们可以将样品暴露在紫外线下并观察标记蛋白质的存在。但是,仅通过GFP标记运动蛋白即可查看哪些蛋白不能运用于何处-运动蛋白随其开展业务时到处可见,就像细胞污染的光一样泛滥了整个场景。
作为一种变通方法,以前的研究仅表达了用GFP标记的腿(称为“运动域”),并观察了未体现的腿的移动位置。这些实验提供了支持“智能运动”理论的证据,该理论认为调节是通过运动域的偏好来完成的,每种驱动蛋白仅在选择的微管上传播,而运输囊泡则位于这些微管的末端。
但是宾利的方法表明,“智能电动机”并不是唯一起作用的规则。
Bentley的实验室开发了一种仅表达GFP标记的驱动蛋白尾巴的技术。尾巴与特定的囊泡结合,显示哪种驱动蛋白与哪种货物结合,对谁携带什么以及在哪里携带有不同的理解。在细胞开始表达驱动蛋白尾巴后的几个小时内-在视图被越来越多的发光尾巴淹没之前-研究人员能够观察到每种驱动蛋白结合的所有囊泡。
结果表明,当附着在囊泡上时,“智能运动”理论并不总是成立。有些驱动蛋白未出现在“智能运动”偏好所指示的区域中,而另一些则出现在它们甚至无法到达的区域中。
本特利说:“很明显,决定这些事情发展的不仅是电机领域的偏好,还有其他一些因素正在对其进行调节。”
Bentley怀疑涉及衔接子蛋白,并希望进一步的研究揭示其确切机制。
“重要的神经递质和代谢物在细胞内的运动异常复杂,但是我们必须了解这些基本过程,才能控制这种细胞运输异常的疾病,特别是在神经元中,”科学学院院长Curt Breneman说。 。“马文(Marvin)对这个问题的创新方法已经产生了令人着迷的见识,并为进一步研究提供了新的方向。”