Discernimiento en cómo las proteínas moleculares del motor salvan energía

Las células vivas del interior del sistema de transporte son una máquina bien engrasada con los motores minúsculos de la proteína que arrastran los cromosomas, los neurotransmisores y el otro cargamento vital alrededor de la célula. Estos motores moleculares son responsables de una variedad de trabajos críticos del transporte, pero no están siempre en camino. Pueden ponerse en “manera de la salvaguardia de la energía” para conservar el combustible celular y, por consiguiente, para controlar qué consigue movida alrededor de la célula, y cuando.

Un nuevo estudio de la universidad del Carnegie Mellon y del instituto de Beatson para la investigación de cáncer publicada en la aplicación del 12 de agosto la ciencia describe cómo los motores doblan hacia adentro en ellos mismos, o salva energía, cuando sus servicios de transporte no se requieren. Según los investigadores, la solución a este rompecabezas molecular ofrece nuevo discernimiento en cómo se regulan las proteínas moleculares del motor, y puede abrir las nuevas avenidas para el tratamiento de diversas enfermedades neurodegenerative, tales como Alzheimer y Huntington.

Las “proteínas moleculares del motor desempeñan un papel principal en todas las células eucarióticas, pero son determinado críticas a las células nerviosas,” dijo a David Caballo de alquiler, profesor de ciencias biológicas en la universidad de Mellon de la ciencia, y uno de los autores del papel. Las “células nerviosas tienen este problema especial adonde las proteínas, tales como receptores para los neurotransmisores, consiguen sintetizadas en la carrocería de célula y tienen que ser expididas hasta el final abajo del axón. Los problemas en este sistema de transporte pueden desempeñar un papel en varias condiciones neurológicas.”

Caballo de alquiler enfoca su investigación sobre kinesin-1, la proteína del motor del principio que mueve el cargamento desde la carrocería de la célula nerviosa abajo del axón. Una molécula típica del kinesin tiene dos colas en un extremo que sujeten al cargamento y dos culatas de cilindro globulares en el otro extremo que pongan en marcha con la manivela a lo largo de fibras dentro de la célula llamada los microtubules, tirando del cargamento adelante. El movimiento de las culatas de cilindro, o de los dominios del motor, es aprovisionado de combustible por la avería del ATP, una molécula que salve la energía que impulsa el trabajo celular. Cuando el cargamento no se sujeta, el kinesin dobla hacia adentro sobre sí mismo para evitar que el ATP sea malgastado. Aunque los científicos supieran que los lazos de una cola a las dos culatas de cilindro para mantenerlo doblado “autoinhibited” el estado, el mecanismo molecular sigue siendo no entendible. Se han propuesto varias posibilidades, pero estas últimas conclusión sugieren solamente una solución.

Caballo de alquiler trabajó con Yi colgado Kristal Kaan y Frank Kozielski en el instituto de Beatson para la investigación de cáncer en Glasgow, Escocia, que cristalizó una porción dominante de la molécula del kinesin - una cola que estuvo limitada a las culatas de cilindro. La estructura cristalina confirmó que el complejo contenido dos dominios principales y solamente un dominio de la cola. Caballo de alquiler entonces realizó manipulaciones bioquímicas para determinar exacto cómo la cola obra recíprocamente con las culatas de cilindro, que resultaron ser a lo que se refieren los autores como “lockdown doble.”

“Era real una sorpresa grande,” Caballo de alquiler dijo, “porque eliminó todas las cosas obvias que habían sido propuestas para cómo los autoinhibits del dominio de la cola el dominio del motor. No causa un cambio conformacional, y no ciega las superficies que obran recíprocamente con el ATP o el carril microtubular.”

Las culatas de cilindro de Kinesin se ensamblan típicamente juntas en un sitio, llamado la charnela. En la nueva estructura, las culatas de cilindro fluctúan hacia adentro hacia uno a y son puenteadas por el dominio de la cola, efectivo interconexión las culatas de cilindro en el sitio del atascamiento de la cola. Este lockdown doble - en la charnela y en el puente - evita que las culatas de cilindro se separen. Porque las culatas de cilindro necesitan estar a parte de uno a para analizar el ATP, el lockdown doble para efectivo la molécula de generar el combustible para mover por motor el motor.

Los investigadores sugieren que otros kinesins se puedan regular por el mismo mecanismo autoinhibitory. Los seres humanos tienen docenas de diversos motores del kinesin que transporten una variedad de cargamento, incluyendo las proteínas asociadas a las enfermedades de Alzheimer, de Huntington y de Parkinson. Kinesins también está implicado en la separación de los cromosomas durante la división celular, haciendo los motores un objetivo para las terapias del cáncer que intentan parar los motores de transportar los cromosomas, que evitarían que las células cancerosas se multiplicaran.