Jauhkan jarak juga sah dalam trafik sel

Penemuan baru mengenai laluan pengangkutan di dalam sel

Perwakilan artistik pengangkutan microtubules di permukaan penuh protein motor kinesin. Dalam penerbitan asal, jarak 17 nanometer antara microtubule dan permukaan boleh diukur untuk proses ini. © Jacob Kerssemakers
membaca dengan kuat

Pasukan saintis antarabangsa kini telah menemui bagaimana protein pengangkutan dalam sel boleh bergerak tanpa membentur atau terjebak. Menggunakan kaedah mikroskopi yang sangat sensitif, para penyelidik dapat menerangkan bagaimana protein motor kinesin-1 berinteraksi dengan "rel pengangkutan "nya, microtubules, pada skala nanometer. Protein motor menyimpan microtubules pada jarak 17 nanometer, membolehkannya mencapai sasaran tanpa terjejas membawa.

Para saintis dari Institut Max Planck untuk Biologi dan Genetik Sel Molekul (MPI-CBG) dan University of Florida dalam laporan Amerika Syarikat mengenai penemuan mereka dalam terbitan semasa PNAS jurnal Amerika.

Sel itu seperti pelabuhan Hamburg. Barangan komersil tiba, perlu diberikan, disimpan dan dihantar. Dalam kedua-dua besar dan kecil adalah penting untuk mengelakkan kesesakan dan perlanggaran kerana proses pengangkutan ini penting bagi setiap organisme.

Protin motor sebagai bekas

Pengangkutan di dalam sel disediakan oleh protein motor, yang mengangkut barang-barang mereka ke belakang dan sebagainya seperti gerabak bekas kecil. Mereka memerlukan rel pengangkutan tanpa mana ia akan terapung tanpa tujuan di sitoplasma. Antara lain, peranan ini dimainkan oleh microtubules, struktur filamen panjang kira-kira 25 nanometer diameter dan beberapa mikron panjang, yang meluas di seluruh sel. Protein motor, yang mana Kinesin-1 adalah contoh yang teliti, terdiri daripada kumpulan kepala, bahagian tengah, dan ekor. Mereka jauh lebih kecil daripada rel pengangkutan mereka.

Jika kinesin-1 mengangkut organel tunggal atau kargo lain, kumpulan ketuanya bergerak ke hadapan pada mikrotubule - saiz langkah dan koordinasi langkah-langkah sedemikian telah dipelajari secara terperinci. Ia juga diketahui bagaimana kinesin mengikat kargo kepada ekornya. Tetapi bagaimana protein enjin kecil memastikan tiada apa-apa yang mendapat pengangkutan? Penting untuk ini ialah: Berapa banyak nanometer jarak ke microtubules kinesin-1 memegang caj semasa pengangkutan? Adakah ini peranan yang tidak jelas antara kepala dan ekor? paparan

Hanya: nanometer tidak boleh diukur dengan mudah dengan penguasa. Bagi saintis Jacob Kerssemakers dari kumpulan penyelidikan junior Stefan Diez, serta Jonathon Howard (MPI-CBG) dan Henry Hess (University of Florida, Amerika Syarikat) yang bekerja di MPI-CBG di Dresden, itu merupakan cabaran teknikal dan metrik yang besar, Untuk menganalisis dimensi.

Jarak ditentukan oleh kilauan

Mereka mencapai sekeping seni ini dengan kaedah mikroskopi yang sangat sensitif dan tidak langsung, di mana para penyelidik meluncur molekul yang sebelum ini disediakan dengan pewarna neon dengan cermin silikon reflektif. Bergantung pada jarak mereka dari permukaan, molekul-molekul bersinar ke darjah yang berbeza dengan kesan gangguan (perbezaan pendarfasan pendarfluor: FLIC), jadi jarak secara tidak langsung ditentukan oleh kilauan.

Oleh kerana filamen microtubule yang besar dapat dikesan lebih baik daripada molekul kinesin-1 tunggal dengan kaedah ini, penyelidik memasangnya dengan pewarna. "Seluruh sistem terpaksa terbalik, " kata Kerssemakers. Oleh itu, penyelidik tidak langsung mengukur jarak protein motor dari microtubule, tetapi jarak di mana kinesin-1 memegang rel pengangkutan jauh dari permukaan reflektif. Sebaliknya, mereka menutup permukaan cermin mikroskop FLIC dengan protein enjin, yang membentuk sejenis "kinesin lawn". "Batang kinesin" disimpan microtubules diterapkan kepada mereka - betul-betul pada jarak yang caj akan sebaliknya slaid sepanjang rel.

Selepas penentukuran tepat sistem pengukur, saintis akhirnya mengira jarak. Terdapat 17 nanometer di mana kinesin-1 menyimpan microtubules atau di mana ia mengeluarkan casinya dari microtubules. Nilai ini bukan kebetulan: kebanyakan bahagian yang menjadi halangan dalam sel adalah lebih kecil daripada ruang ini. Oleh itu, protein motor yang halus seolah-olah menguruskan untuk membawa kargo tanpa sebarang rintangan atau penambahan kepada penamat. Kesedaran ini benar-benar membawa cahaya ke bahagian lain dari laluan pengangkutan gelap di dalam sel.

(MPG, 19.10.2006 - DLO)