Kung ikaw ang motor protein sa unahan, maging handa na gawin ang mabigat na paghila.
Iyon ang isang konklusyon mula sa isang pag-aaral na pinangunahan ng Rice University tungkol sa mga mekanismong nagtutulak sa mga kinesins, mga protina ng motor na nagdadala ng kargamento sa loob ng mga cell. Ipinapakita ng pag-aaral na nangangailangan ng maraming counterforce upang pabagalin ang isang tiyak na kinesin. Hindi rin nakakakuha ng malaking tulong ang protina mula sa mga kasamahan na nagpapalaki sa likuran.
Ang theoretical study na nakadetalye sa Proceedings of the National Academy of Sciences at pinangunahan ng Rice postdoctoral researcher na si Qian Wang ay isang collaborative na pagsisikap ng mga lab ng tatlong propesor sa Rice at isa sa University of Houston, lahat ay nagtatrabaho sa ilalim ng payong ng Rice's Center for Theoretical Biological Physics (CTBP).
Umaasa silang makapagdagdag ng kaalaman tungkol sa hindi gaanong naiintindihan na mga workhorse sa loob ng mga cell na kritikal sa cell division pati na rin sa cargo transport. Ang mga may depekto o kulang na kinesin ay sangkot sa sakit na Charcot-Marie-Tooth at ilang sakit sa bato.
Sa pamamagitan ng mga simulation ng computer, ibinibigay ng mga mananaliksik ang unang mga detalye sa antas ng molekular kung paano tumutugon ang mga kinesin sa mga panlabas na puwersa habang kinukumpirma ang mga naunang eksperimento ng co-author na si Michael Diehl na nagpakita na ang mga pangkat ng kinesin ay pinakamahusay na gumagana lamang kapag sila ay nasa malapit. at maaaring humila sa parehong direksyon.
"Marami o hindi gaanong naiintindihan namin ang mga single motor," sabi ni Rice biophysicist at co-author na si Anatoly Kolomeisky, na ang naunang pananaliksik ay nagpakita na ang mga protina ng motor ay sensitibo sa presensya ng iba."Sa likas na katangian, nagtatrabaho sila sa mga koponan, ngunit dahil medyo mahina ang pagtugon ng mga motor sa isang makabuluhang hanay ng mga puwersa, pinagtatalunan namin na ito ang pangunahing dahilan kung bakit hindi palaging nakikipagtulungan ang mga kinesin sa isa't isa."
Ang mga kinesin ay nagbabago ng enerhiya mula sa kemikal na ATP, o adenosine triphosphate, sa mekanikal na pagkilos. Ikinakabit nila ang kanilang mga sarili sa malalaking kargamento tulad ng mitochondria o chromosome at hinihila ang mga ito kasama ng mga cytoskeletal filament hanggang sa malayong bahagi ng isang cell. Ang bawat kinesin ay naglalaman ng dalawang "head" na subunit, at ang bawat subunit ay naglalaman ng dalawang nagbibigkis na mga site - ang isa para humawak at lumakad kasama ang mga microtubule at ang isa ay para magbigkis ng ATP.
Ang mga modelo ay nagpakita ng mga kinesin, isang pamilya ng mga molekula ng motor na natuklasan noong 1985, ay "mahinang madaling kapitan" sa maliit o katamtamang panlabas na puwersa at hinihila ang kanilang mga kargamento sa lahat maliban sa napakalakas na pagsalungat. Kabilang sa mga mahihinang puwersa ay yaong inilapat ng mga sumusunod na kinesin na nakakabit sa parehong kargamento.
Lumalabas na ang mga kasamahan sa koponan na ito ay halos hindi nagrerehistro sa boss kinesin kung sila ay higit sa 48 nanometer ang layo. Kapag ganoon ang kaso, ang lead kinesin ay nagdadala ng higit sa 90 porsiyento ng load.
Ibinunyag ng Rice simulation na mas binibigyang pansin ng pinuno ang paghila ng mismong kargamento, na nag-trigger ng "switch" sa neck linker, bahagi ng tangkay na humihila ng kargada tulad ng isang string sa isang lobo. Pinagsasama ng linker ang kargamento sa mga site na nagbubuklod ng ATP ng mga head motor, na kumokontrol naman sa bilis. Ang isang sumusunod na kinesin na masyadong malayo ay hindi nararamdaman ang puwersa at samakatuwid ay hindi makapag-ambag ng kalamnan nito.
"Kapag ang motor ay gumagalaw, ang neck linker ay nagiging pilit," sabi ni Rice biophysicist José Onuchic, isang co-author at co-director ng CTBP. "Kung hindi na-strain ang linker na iyon, mawawalan ng velocity ang motor dahil hindi ito makakapagdesisyon nang mag-isa. Ang kumpetisyon sa pagitan ng strain at binding sa microtubule ay kailangan para magarantiya ang processivity ng motor na ito."
Ang base simulation ay magbibigay-daan sa mga mananaliksik na subukan ang higit pang mga kinesin na naglilipat ng mga kargamento mula sa nucleus patungo sa mga panlabas na limitasyon ng cell at, sa kalaunan, mga dynein, mas malaki at mas kumplikadong mga protina na naglilipat ng kargamento patungo sa gitna.
"Kailangan mong gawin ang unang hakbang na ito nang napakahusay at sa maraming detalye para makakuha ng kumpiyansa bago mo harapin ang isang halimaw na tulad ni dynein," sabi ni Diehl. "Ang mga taong ito ay nagsikap nang husto sa loob ng maraming taon sa pamamagitan ng maraming pag-aaral at pinagsama-sama, nang sama-sama, isang paraan upang mabilang at suriin ang mga pagbabago sa pagitan ng mga pangunahing hakbang sa prosesong ito.
"Ngayon, ang kakayahang gawin ang diskarteng iyon sa isang motor tulad ng dynein ay may pagkakataon na ipaliwanag ang maraming mahahalagang, pangunahing misteryo tungkol sa kung paano gumagana ang isang kumplikadong protina," sabi niya.
"Ito ang uri ng pag-aaral na mahirap gawin ng isang punong imbestigador," sabi ni Onuchic. "Para sa mga problemang ganito kakomplikado, magandang magkaroon ng ganitong kumbinasyon ng talento."
