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细胞内蛋白质运动暗示着更大的秘密

来源:中检健康 编辑:中检健康 时间:2019-11-04
细胞内有各种细胞器和结构,细胞内的各种分子是怎样运输传递的?显然不会是漂浮在细胞中简单的自由扩散——细胞能保持其特有性状,主要是因为细胞内还有无数的微管蛋白相互交联,支撑起薄薄的细胞膜和众多胞内结构。这些被称为“细胞骨架”的蛋白同时也担负着细胞内物质运输高速公路的责任,蛋白轨道上无时无刻不有“货物“运输——营养物质、更换零件、和其他重要材料,从而保证了整个细胞功能的完整。马达蛋白(Motor proteins)的样子就像一对腿支持着长竿状尾巴,沿着细胞公路运送货物。 人类基因组表达45种被称为驱动蛋白的马达蛋白,其中15 - 20种参与运输包在囊泡内的重要组分。但驱动蛋白怎么知道谁负责携带什么货物、要去哪里?

要回答此类问题,研究人员常常会表达一个带有绿色荧光蛋白(GFP)标记的目标蛋白质——将样本放在紫外灯下就可以观察标记蛋白是否存在。只是用GFP标记的马达蛋白观察它们到哪些地方去,并不太起作用——因为无处不在的马达蛋白在运送它们的业务洪流会充满整个场景,就像一个细胞版的光污染场景。

为了变通,先前的研究仅表达并用GFP标记马达蛋白的“腿”这一部分——即“马达区”,并观察这些空的“腿”去哪些地方旅行了。 这些实验提供了证据支持“智能马达”的理论——假设调控马达蛋白“要到哪里去”是通过马达区的偏向性来完成的,每个驱动蛋白只在特定的微管中运行,在这些微管终端之间运送囊泡“行李”。

但是Rensselaer 理工学院生物科学、生物技术和跨学科研究中心的助理教授Bentley的研究结果表明,“智能马达”并不是唯一起作用的调控方法。Bentley实验室开发的一种新的成像技术能够将细胞内的马达蛋白与其携带哪些“货物”匹配起来,这更新了原有的关于细胞内运输如何到达其正确目的地的观点(智能马达论)。 这项研究集中在神经元细胞,将有助于揭示一些神经退行性疾病背后的机制。文章发表在本期的Traffic杂志上。

“我们发现,一定有别的调控机制,不同于传统的如何在细胞内引导驱动马达蛋白的观点,”Marvin Bentley是Rensselaer 理工学院生物科学、生物技术和跨学科研究中心的助理教授。 “有一个神秘的相互作用是我们所不知道的。”

Bentley的实验室开发了一种技术,仅表达每个驱动蛋白的尾巴并标记GFP(这回不表达“腿”了)。驱动蛋白尾巴结合特定的囊泡,可以显示哪种驱动蛋白会结合哪种货物,可以换一个不同角度来看“谁将带着什么货物要去哪里”。在细胞开始表达驱动蛋白尾巴的几个小时后,在视图还没有被越来越多发光的“尾巴”占满之前——研究人员能够观察到每个驱动蛋白结合的所有囊泡。

结果表明,当结合囊泡之后,“智能马达”理论并不总是适用。有些驱动蛋白并没有出现在其“智能马达”偏向应该出现的地区,而有的甚至出现在他们本来不应该能去到的地方。

“很明显,这不是仅由马达区域偏向性决定这些马达蛋白该去哪里,应该还有别的调节方式“Bentley说。Bentley怀疑配体蛋白参与其中,并希望进一步的研究揭示其确切的机制。

“在细胞内,关键的神经递质和细胞内代谢物的运动极为复杂,但我们必须了解这些基本过程才能控制某些疾病——疾病中这种细胞内的交通运输已发生错误,尤其是在神经元细胞内。”Curt Breneman是Rensselaer科学学院院长。 ”Marvin在这个问题上的创新方法获得了一个令人感兴趣的见解,为开展进一步研究指出了一个新的方向。”

文章来源:生物通
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