В недавнем исследовании «Макромолекулярное скопление действует как физическая закономерность внутриклеточного транспорта», опубликованном в журнале Nature Physics, ведущий исследователь и доцент кафедры физики Нью-Йоркского университета в Абу-Даби Джордж Шубейта и его команда представляют результаты того, что в естественной клеточной среде , который переполнен высокой концентрацией макромолекул, скопление значительно влияет на скорость групп моторных белков, но не отдельных моторных белков. Моторные белки были выделены из клеток и изучены в лабораторных условиях, но это первый раз, когда груз, переносимый моторными белками, был изучен как в их естественной клетке, так и в условиях, имитирующих переполненную клеточную среду.
Чтобы моделировать скопление клеток, на предметные стекла наносили бычий сывороточный альбумин (сыворотка, концентрированная с белками) в дополнение к моторным белкам кинезина и нитям микротрубочек.
Используя лазерный свет оптического пинцета для исследования движения отдельных двигателей и групп двигателей, было обнаружено, что в более загруженных средах двигатели с большей вероятностью упадут с нити накала, когда столкнутся друг с другом. Следовательно, группа двигателей будет откатываться назад каждый раз, когда отдельный двигатель падает с направляющей.
Несмотря на то, что показано, что группы двигателей замедляются в среде естественных ячеек, они обычно используются для перевозки грузов на большие расстояния и преодоления препятствий, с которыми они сталкиваются в переполненной ячейке, путем распределения нагрузки, чего не могут сделать отдельные двигатели.
«Наша работа подчеркивает баланс, который регулирует работу двигателей для создания надежной транспортной системы в сложной ячейке», – сказал Шубейта. «Транспортировка грузов туда, где они необходимы внутри живой клетки, важна для ее выживания.
Молекулярные двигатели действуют как наномашины, которые выполняют эту задачу с максимальной точностью, несмотря на чрезвычайно загруженную внутреннюю работу клетки. Моделируя клеточную среду, мы раскрыли детали поведения моторов в человеческом теле, что важно для понимания того, что идет не так, когда моторы заедают, чтобы вести себя должным образом при болезни."