Uçan yürüyüş: Canlı bir hücrenin içindeki proteine ne olur?

2024 Yazar: Seth Attwood | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-16 16:19

Birçoğu, içimizde ne kadar şaşırtıcı süreçlerin gerçekleştiğinden şüphelenmez bile. Sadece en yeni nesil elektron mikroskoplarının ortaya çıkmasıyla görmeyi başardığınız mikroskobik dünyaya daha yakından bakmanızı öneririm.

2007'de Japon araştırmacılar, canlı bir hücrenin "moleküler motorlarından" birinin - aktin lifleri boyunca aktif olarak hareket edebilen ve ona bağlı ağırlıkları sürükleyebilen yürüyen protein miyozin V'nin çalışmasını mikroskop altında gözlemleyebildiler. Miyozin V'nin her adımı, "bacaklarından" (sırt) birinin aktin filamentinden ayrılmasıyla başlar. Sonra ikinci bacak öne doğru bükülür ve birincisi, yanlışlıkla aktin filamana değene kadar molekülün bacaklarını bağlayan "menteşe" üzerinde serbestçe döner. Birinci ayağın kaotik hareketinin sonucu, ikinci ayağın sabit konumu nedeniyle kesin olarak belirlenir.

Bu konuda daha fazla bilgi edelim …

…kinesin böyle yürür

Canlı organizmalar tarafından gerçekleştirilen herhangi bir aktif hareket (hücre bölünmesi sırasında kromozomların hareketinden kas kasılmalarına kadar), parçaları birbirine göre hareket edebilen protein kompleksleri olan "moleküler motorların" çalışmasına dayanır. Daha yüksek organizmalarda, moleküler motorların en önemlisi, aktin lifleri boyunca aktif olarak hareket edebilen çeşitli tiplerde (I, II, III, vb., XVII'ye kadar) miyozin molekülleridir.

Miyozin V de dahil olmak üzere birçok "moleküler motor", yürüme hareketi ilkesini kullanır. Yaklaşık olarak aynı uzunlukta ayrı adımlarla hareket ederler ve sırayla molekülün iki "bacağından" biri veya diğeri öndedir. Ancak bu sürecin birçok detayı belirsizliğini koruyor.

Tokyo'daki Waseda Üniversitesi Fizik Bölümü'ndeki araştırmacılar, miyozin V'nin çalışmasını gerçek zamanlı olarak mikroskop altında gözlemlemenizi sağlayan bir teknik geliştirdiler. Bunu yapmak için, bacak millerinin tubulin mikrotübüllerine sıkıca "yapışma" özelliğine sahip olduğu modifiye edilmiş bir miyozin V inşa ettiler.

Bilim adamları, modifiye edilmiş miyozin V çözeltisine mikrotübül parçaları ekleyerek, bir mikrotübül parçasının miyozin V'nin yalnızca bir bacağına yapışırken diğerinin serbest kaldığı birkaç kompleks elde ettiler. Bu kompleksler, aktin lifleri boyunca "yürüme" yeteneğini korudu ve mikrotübül parçaları miyozinin kendisinden çok daha büyük olduğundan ve ayrıca floresan etiketlerle etiketlendiğinden hareketleri gözlemlenebilirdi. Bu durumda, iki deneysel tasarım kullanıldı: bir durumda, bir aktin lifi uzayda sabitlendi ve bir mikrotübül parçasının hareketi üzerinde gözlemler yapıldı ve ikincisinde, bir mikrotübül sabitlendi ve bir hareketin hareketi üzerinde gözlemler yapıldı. aktin lif parçası gözlendi.

Sonuç olarak, miyozin V'nin "yürüyüşü" ayrıntılı olarak incelenmiştir (ilk şekle bakınız). Her adım, aktin lifinden ayrılan miyozinin "arka" ayağıyla başlar. Daha sonra elyafa bağlı kalan bacak keskin bir şekilde öne doğru eğilir. Bu anda enerji tüketilir (ATP hidrolizi meydana gelir). Bundan sonra, “serbest” bacak (şekillerde yeşil) menteşe üzerinde düzensiz bir şekilde sallanmaya başlar. Bu, Brownian hareketinden başka bir şey değildir. Aynı zamanda, bu arada, bilim adamları, miyozin V'nin bacaklarını birbirine bağlayan menteşenin hareketlerini hiç kısıtlamadığını ilk kez gösterebildiler. Er ya da geç, yeşil bacak aktin filamentinin ucuna dokunur ve kendisini ona bağlar. İpe bağlanacağı yer (ve dolayısıyla adım uzunluğu) tamamen mavi bacağın sabit eğimi ile belirlenir.

Deneyde, miyozin V'nin serbest bacağı ile aktin filamentinin aranması birkaç saniye sürdü; canlı bir hücrede, bu görünüşe göre daha hızlı gerçekleşir, çünkü orada miyozin bacaklarında ağırlık olmadan yürür. Ağırlıklar - örneğin, zarlarla çevrili hücre içi veziküller - bacaklara değil, molekülün şekilde "kuyruk" olarak gösterilen kısmına bağlıdır.