Forskere opdager, at en molekylær motor har et gear til retningsskift

En undersøgelse offentliggjort i dag giver en ny forståelse af de komplekse cellulære maskiner, som dyr og svampeceller bruger til at sikre normal celledeling, og forskere siger, at det en dag kan føre til nye behandlingsmetoder for visse former for kræft.

Forskningen afslørede en helt uventet adfærd om et "motorisk" protein, der fungerer som kromosomer er adskilt under celledeling. Resultaterne blev offentliggjort i Naturkommunikation .

Arbejdet blev ledet af Weihong Qiu, en adjunkt i fysik ved College of Science ved Oregon State University, i samarbejde med forskere fra Henan University i Kina og Uniformed Services University of the Health Sciences i Maryland.

Motorproteiner er små molekylære maskiner, der omdanner kemisk energi til mekanisk arbejde. De er miniaturens "køretøjer" i en celle, og bevæge sig på et netværk af spor, der almindeligvis kaldes cytoskelet. De sender celleladninger mellem steder og genererer kræfter til at placere kromosomer. Men på trods af intensiv forskningsindsats gennem mange år, mekanismer, der ligger til grund for virkningen af ​​mange motoriske proteiner, er stadig uklare.

I dette studie, forskere fokuserede på et bestemt motorprotein, kaldet KlpA, og brugte en lysfølsom mikroskopimetode med høj følsomhed til direkte at følge bevægelsen af ​​individuelle KlpA-molekyler på cytoskeletbanen. De opdagede, at KlpA er i stand til at bevæge sig i modsatte retninger - et usædvanligt fund. KlpA-lignende motorproteiner menes udelukkende at være envejskøretøjer.

Forskerne opdagede også, at KlpA indeholder en gearlignende komponent, der gør det muligt at skifte bevægelsesretning. Dette gør det muligt at lokalisere til forskellige områder inde i cellen, så det kan hjælpe med at sikre, at kromosomer er korrekt opdelt for normal celledeling.

"I fortiden, KlpA-lignende motorproteiner blev anset for stort set at være overflødige, og som følge heraf er de ikke blevet undersøgt særlig meget, "Sagde Qiu.

"Det bliver klart, at KlpA-lignende motorer hos mennesker er afgørende for kræftcelleproliferation og overlevelse. Vores resultater hjælper med bedre at forstå andre KlpA-lignende motorproteiner, herunder dem fra mennesker, hvilket i sidste ende kunne føre til nye tilgange til behandling af kræft. "

Qiu og kolleger siger, at de er begejstrede for deres fremtidige forskning, som kan afdække designprincippet på atomniveau, der gør det muligt for KlpA at bevæge sig i modsatte retninger. Og der kan være andre applikationer.

"KlpA er et fascinerende motorisk protein, fordi det er det første af sin art, der demonstrerer tovejs bevægelse, "Qiu sagde." Det giver en gylden mulighed for os at lære af Moder Natur de regler, som vi kan bruge til at designe motorproteinbaserede transportenheder. Forhåbentlig i den nærmeste fremtid, vi kunne konstruere motorproteinbaseret robotik til lægemiddellevering på en mere præcis og kontrollerbar måde. "