Introspecção em como as proteínas moleculars do motor salvar a energia

As pilhas vivas do interior do sistema de transporte são uma máquina bem-lubrificada com os motores minúsculos da proteína que rebocam cromossomas, neurotransmissor e a outra carga vital em torno da pilha. Estes motores moleculars são responsáveis para uma variedade de trabalhos críticos do transporte, mas não estão sempre ir. Podem pôr-se da “no modo da salvaguarda energia” para conservar o combustível celular e, para controlar consequentemente o que obtem movido em torno da pilha, e quando.

Um estudo novo da universidade do Carnegie Mellon e do instituto de Beatson para a investigação do cancro publicada na introdução do 12 de agosto da ciência descreve como os motores se dobram dentro nse, ou salvar a energia, quando seus serviços de transporte não são exigidos. De acordo com os pesquisadores, a solução a este enigma molecular fornece a introspecção nova em como as proteínas moleculars do motor são reguladas, e pode abrir avenidas novas para o tratamento de várias doenças neurodegenerative, tais como Alzheimer e Huntington.

“As proteínas moleculars do motor jogam um maior protagonismo em todas as pilhas eucarióticas, mas são particularmente críticas às pilhas de nervo,” disse David Hackney, professor de ciências biológicas na faculdade de Mellon da ciência, e um dos autores do papel. De “as pilhas nervo têm este problema especial aonde as proteínas, tais como os receptors para neurotransmissor, obtêm sintetizadas no corpo de pilha e têm que ser enviadas toda a maneira abaixo do axónio. Os problemas neste sistema de transporte podem jogar um papel em um número de circunstâncias neurológicas.”

Hackney focaliza sua pesquisa sobre kinesin-1, a proteína do motor do princípio que move a carga do corpo de pilha do nervo abaixo do axónio. Uma molécula típica do kinesin tem duas caudas em uma extremidade que anexam à carga e em duas cabeças globulares na outra extremidade que põem em marcha ao longo das fibras dentro da pilha chamada microtubules, puxando a carga para a frente. O movimento das cabeças, ou de domínios do motor, é abastecido pela divisão do ATP, uma molécula que armazene a energia que conduz o trabalho celular. Quando a carga não é anexada, o kinesin dobra-se dentro em cima dse para impedir que o ATP esteja dissipado. Embora os cientistas saibam que os ligamentos de uma cauda às duas cabeças para o manter no dobrado “autoinhibited” o estado, o mecanismo molecular permanece obscuro. Diversas possibilidades foram propor, mas estes resultados os mais atrasados sugerem somente uma solução.

Hackney trabalhou com Yi pendurado Kristal Kaan e Frank Kozielski no instituto de Beatson para a investigação do cancro em Glasgow, Escócia, que cristalizou uma parcela chave da molécula do kinesin - uma cauda que fosse limitada às cabeças. A estrutura de cristal confirmou que o complexo contido dois domínios principais e somente um domínio da cauda. Hackney realizou então manipulações bioquímicas para determinar precisamente como a cauda interage com as cabeças, que despejaram ser o que os autores referem como “um lockdown dobro.”

“Era realmente uma surpresa grande,” Hackney disse, “porque ordenou para fora todas as coisas óbvias que tinham sido propor para como os autoinhibits do domínio da cauda o domínio do motor. Não causa uma mudança conformational, e não obstrui as superfícies que interagem com o ATP ou a trilha microtubular.”

As cabeças de Kinesin são juntadas tipicamente junto em um ponto, chamado a dobradiça. Na estrutura nova, as cabeças balançam dentro para se e são construídas uma ponte sobre pelo domínio da cauda, cruz-ligando eficazmente as cabeças no local do emperramento da cauda. Este lockdown dobro - na dobradiça e na ponte - impede que as cabeças separem. Porque as cabeças precisam de ser separe de se para dividir o ATP, o lockdown dobro para eficazmente a molécula de gerar o combustível para pôr o motor.

Os pesquisadores sugerem que outros kinesins possam ser regulados pelo mesmo mecanismo autoinhibitory. Os seres humanos têm dúzias dos motores diferentes do kinesin que transportam uma variedade de carga, incluindo as proteínas associadas com as doenças de Alzheimer, de Huntington e de Parkinson. Kinesins é envolvido igualmente em separar cromossomas durante a divisão de pilha, fazendo aos motores um alvo para as terapias do cancro que procuram parar os motores de transportar os cromossomas, que impediriam que as células cancerosas multipliquem.