這項研究為理解分子馬達如何產(chǎn)生力開辟了一個新世界

來自馬薩諸塞大學阿默斯特分校和賓夕法尼亞州立醫(yī)學院的一組生物物理學家著手解決這個長期存在的問題，即肌球蛋白，這是負責肌肉收縮和許多其他細胞過程的分子運動產(chǎn)生的力的性質(zhì)。他們解決的關(guān)鍵問題(該領(lǐng)域最具爭議的話題之一)是：肌球蛋白如何將ATP形式的化學能轉(zhuǎn)化為機械功？

答案揭示了肌球蛋白(肌肉和相關(guān)運動蛋白的引擎)如何轉(zhuǎn)化能量的新細節(jié)。

最后，他們進行了前所未有的研究，在不同的控制下仔細重復(fù)，并進行雙重檢查，這支持了他們的假設(shè)，即分子運動的機械事件先于而不是跟隨生化事件，這直接挑戰(zhàn)了人們長期以來認為生化事件有影響的觀點。產(chǎn)生力量的事件。該研究成果發(fā)表于《生物化學雜志》，被評選為“在該領(lǐng)域做出突出貢獻”的編輯推薦。

為了在最細微的層面上完成檢測肌球蛋白的補充實驗，科學家們綜合運用了多種技術(shù)——美國賓夕法尼亞州立大學和明尼蘇達大學的單分子激光捕獲技術(shù)(UMass Amherst)和FRET(熒光共振能量轉(zhuǎn)移)技術(shù)。該團隊由肌肉生物物理學家愛德華“內(nèi)德”德博爾德領(lǐng)導(dǎo)，他是美國埃姆斯馬薩諸塞州大學公共衛(wèi)生與健康科學學院的副教授。生物化學家克里斯托弗延戈，賓夕法尼亞州立大學醫(yī)學院教授；明尼蘇達大學生物科學學院的肌肉生物物理學家戴維托馬斯教授。

德伯德說：“這是第一次將這兩種最先進的技術(shù)結(jié)合起來研究分子運動，并回答一個古老的問題?！薄霸谶^去的50年里，我們已經(jīng)了解了很多關(guān)于肌肉和分子馬達等東西是如何工作的，但我們不知道它們是如何在最微妙的層面(納米級運動)發(fā)生的細節(jié)。就好像我們在找汽車的引擎蓋，檢查發(fā)動機的工作原理。油門踏板踩下時，是如何吸收燃油并轉(zhuǎn)化為工作油的？”

通過在實驗室中使用他的單分子激光陷阱分析，Debold和他的團隊(包括研究生Brent Scott和Chris Marang)可以直接觀察肌球蛋白與單個肌動蛋白絲(分子)相互作用時納米尺度機械運動的大小和速率。發(fā)電的伙伴。他們觀察到，幾乎在與肌動蛋白絲結(jié)合后，力產(chǎn)生或中風的步驟發(fā)生得非?？臁?

在使用FRET分析的平行實驗中，Yengo的團隊證實了這種快速的中風速度，其他研究表明，隨后的關(guān)鍵生化步驟發(fā)生得要慢得多。進一步的分析首次揭示了肌球蛋白分子深處的分子內(nèi)運動是如何協(xié)調(diào)這些事件的。

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