Мельчайшие белки путешествуют по нашим клеткам, выполняя очень важные задачи, поддерживая движение наших молекулярных механизмов. Они отвечают за транспортировку грузов, дублирование ячеек и многое другое. Теперь группа исследователей из Японии выяснила больше о том, как движутся эти белки.
Они опубликовали свои результаты 23 января в Scientific Reports, журнале Nature. Исследователи надеются, что работа над биологическими молекулярными двигателями, такими как изучаемые ими белки кинезин и динеин, приведет к разработке синтетических двигателей, которые можно будет применять для автономной транспортировки материалов, механического приведения в действие и других средств преобразования энергии.
«Синтетические молекулярные двигатели обладают большим потенциалом для реализации новых функций, выходящих за рамки возможностей биологических молекул», - сказал автор статьи Рёта Иино, профессор Института молекулярных наук Национального института естественных наук. «Как сказал Ричард Фейнман: «То, что я не могу создать, я не понимаю». Мы твердо убеждены, что нам необходимо создать синтетические молекулярные двигатели, чтобы полностью понять принципы их работы и конструкции».
Первым шагом к созданию синтетических молекулярных двигателей является полное понимание того, как движутся биологические двигатели. Чтобы сделать это, Иино и его команда использовали высокоскоростную и точную визуализацию, чтобы отслеживать, как отдельная молекула, в частности динеин, движется по микротрубочке, которая помогает обеспечить структуру клеток. Исследователи ранее использовали ту же технику визуализации для изучения кинезина, который, как было обнаружено, с точностью перемещается вдоль одной направляющей микротрубочки..
Однако они обнаружили, что динеин движется гораздо более беспорядочно, чем кинезин.
«В отличие от точного движения кинезина, движение динеина включает в себя не только шаги вперед, но также частые шаги назад и шаги в сторону к соседним рельсам», - сказал Иино. «Другими словами, динеин ходит как пьяный».
Далее Иино и его команда продолжат детальное изображение динеина с целью понять, как белок координируется - или не координируется вообще - для выполнения задач молекулярной моторики.
«Наш результат показывает, что линейным молекулярным двигателям не нужно точно двигаться, чтобы выполнять важную функцию транспортировки грузов в клетке», - сказал Иино. «Для нас важно понять как общность, так и разнообразие механизма ходьбы линейных молекулярных двигателей, чтобы в конечном итоге создать двигатели, сделанные из синтетических молекул.