Forskere studerer virkningerne af cellulær trængsel på celletransportsystemet

Ligesom mange sygdomme, herunder neurodegenerative sygdomme som Alzheimers, er blevet forbundet med den defekte funktion af motorproteiner i celletransportsystemer, at forstå forviklingerne af, hvordan motorproteiner fungerer i deres oprindelige overfyldte cellemiljøer, er afgørende for at forstå, hvad der går galt, når de fungerer forkert. Molekylære motorer er specialiserede proteiner, der binder sig til en række forskellige organeller, betegnet cellelast, og transportere dem langs mikrotubuli filamenter (strukturelle proteiner almindeligvis omtalt som cellens motorvej). Motoriske proteiner arbejder ofte i grupper, bindes til én last og bevæger sig sammen langs filamentets vej i cellen.

I den nylige undersøgelse fungerer makromolekylær crowding som en fysisk regulær intracellulær transport, offentliggjort i tidsskriftet Naturfysik , ledende forsker og assisterende professor i fysik ved NYU Abu Dhabi George Shubeita og hans team præsenterer resultaterne af, at i et naturligt cellemiljø, som er fyldt med en høj koncentration af makromolekyler, trængslen påvirker i høj grad hastigheden af ​​grupper af motoriske proteiner, men ikke enkeltstående motorproteiner. Motoriske proteiner er blevet isoleret fra celler og undersøgt i et laboratorium, men det er første gang, at last båret af motorproteiner er blevet undersøgt både i deres oprindelige celle og i omgivelser, der efterligner det overfyldte cellulære miljø.

For at simulere den overfyldte natur af celler, bovint serumalbumin (et serum koncentreret med proteiner) blev påført på objektglas, ud over kinesin-motorproteinerne og mikrotubuli-filamenter. Brug af laserlyset fra en optisk pincet til at undersøge bevægelsen af ​​enkelte motorer og grupper af motorer, det viste sig, at i mere overfyldte miljøer, motorer var mere tilbøjelige til at falde af filamentet, når de modsatte sig. En gruppe motorer ville derfor blive sat tilbage, hver gang en enkelt motor faldt fra føringsbanen. Selvom grupper af motorer viser sig at bremse i native cellemiljøer, de bruges almindeligvis til at transportere last over lange afstande og overvinde hindringer, de står over for i en overfyldt celle ved at dele lasten, hvilket enkeltmotorer ikke kan.

"Vores arbejde fremhæver balancen, der regulerer motorernes funktion for at opnå et robust transportsystem i den komplekse celle, " sagde Shubeita. "At transportere laster derhen, hvor de er nødvendige i den levende celle, er vigtig for dens overlevelse. Molekylærmotorer fungerer som nanomaskiner, der udfører denne opgave med den største præcision, på trods af cellens ekstremt overfyldte indre værker. Ved at modellere cellens miljø, Vi har afsløret detaljerne om motorers adfærd i menneskekroppen, hvilket er vigtigt for at forstå, hvad der går galt, når motorer griber fat i at opføre sig ordentligt ved sygdom. "