Ecja fluturuese: çfarë ndodh me proteinën brenda një qelize të gjallë

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-16 16:16

Shumë as nuk dyshojnë se sa procese vërtet të mahnitshme po ndodhin brenda nesh. Unë ju sugjeroj të shikoni më tej botën mikroskopike, të cilën keni arritur ta shihni vetëm me ardhjen e mikroskopëve elektronikë të gjeneratës së re më të fundit.

Në vitin 2007, studiuesit japonezë ishin në gjendje të vëzhgonin nën një mikroskop punën e një prej "motoreve molekulare" të një qelize të gjallë - proteinës në këmbë myosin V, e cila mund të lëvizë në mënyrë aktive përgjatë fibrave të aktinës dhe të tërheqë peshat e lidhura me të. Çdo hap i miozinës V fillon me faktin se njëra nga "këmbët" e saj (mbrapa) është e ndarë nga filamenti i aktinës. Pastaj këmba e dytë përkulet përpara, dhe e para rrotullohet lirshëm në "varen" që lidh këmbët e molekulës, derisa të prekë aksidentalisht filamentin e aktinës. Rezultati përfundimtar i lëvizjes kaotike të këmbës së parë rezulton të jetë i përcaktuar rreptësisht për shkak të pozicionit fiks të së dytës.

Le të mësojmë më shumë për këtë …

… kinesin ecën kështu

Çdo lëvizje aktive e kryer nga organizmat e gjallë (nga lëvizja e kromozomeve gjatë ndarjes së qelizave deri te kontraktimet e muskujve) bazohet në punën e "motoreve molekulare" - komplekset e proteinave, pjesë të të cilave janë në gjendje të lëvizin në lidhje me njëra-tjetrën. Në organizmat më të lartë, më të rëndësishmit nga motorët molekularë janë molekulat e miozinës të llojeve të ndryshme (I, II, III, etj., deri në XVII), të cilat janë në gjendje të lëvizin në mënyrë aktive përgjatë fibrave të aktinës.

Shumë "motorë molekularë", përfshirë miozinën V, përdorin parimin e lëvizjes së ecjes. Ata lëvizin në hapa diskrete me afërsisht të njëjtën gjatësi, dhe në mënyrë alternative njëra ose tjetra nga dy "këmbët" e molekulës është përpara. Megjithatë, shumë detaje të këtij procesi mbeten të paqarta.

Studiuesit në Departamentin e Fizikës, Universiteti Waseda në Tokio kanë zhvilluar një teknikë që ju lejon të vëzhgoni punën e miozinës V në kohë reale nën një mikroskop. Për ta bërë këtë, ata ndërtuan një miozinë V të modifikuar, në të cilën boshtet e këmbëve kanë vetinë të "ngjiten" fort në mikrotubulat e tubulinës.

Duke shtuar fragmente mikrotubulash në tretësirën e miozinës V të modifikuar, shkencëtarët përftuan disa komplekse në të cilat një pjesë e një mikrotubuli ngjitej vetëm në njërën këmbë të miozinës V, ndërsa tjetra mbeti e lirë. Këto komplekse ruajtën aftësinë për të "ecur" përgjatë fibrave të aktinës, dhe lëvizjet e tyre mund të vëreheshin, pasi fragmentet e mikrotubulave janë shumë më të mëdha se vetë miozina, dhe, për më tepër, ato u etiketuan me etiketa fluoreshente. Në këtë rast, u përdorën dy modele eksperimentale: në një rast, një fibër aktine u fiksua në hapësirë, dhe vëzhgimet u kryen mbi lëvizjen e një fragmenti mikrotubuli dhe në të dytin, një mikrotubul u fiksua dhe lëvizja e një u vu re fragment i fibrës së aktinës.

Si rezultat, "ecja" e miozinës V u studiua në detaje (shih figurën e parë). Çdo hap fillon me ndarjen e këmbës "të pasme" të miozinës nga fibra e aktinës. Pastaj ajo këmbë, e cila mbetet e lidhur me fibrën, anon fort përpara. Është në këtë moment që energjia konsumohet (ndodh hidroliza e ATP). Pas kësaj, këmba "e lirë" (e gjelbër në figura) fillon të varet në mënyrë kaotike në varen. Kjo nuk është gjë tjetër veçse lëvizje Browniane. Në të njëjtën kohë, nga rruga, shkencëtarët ishin në gjendje të tregonin për herë të parë se mentesha që lidh këmbët e miozinës V nuk i kufizon aspak lëvizjet e tyre. Herët a vonë, këmba e gjelbër prek fundin e filamentit të aktinës dhe ngjitet me të. Vendi ku do të ngjitet me vargun (dhe për rrjedhojë gjatësia e hapit) përcaktohet tërësisht nga pjerrësia fikse e këmbës blu.

Në eksperiment, kërkimi i filamentit të aktinës me këmbën e lirë të miozinës V zgjati disa sekonda; në një qelizë të gjallë, kjo me sa duket ndodh më shpejt, pasi atje miozina ecën pa pesha në këmbë. Peshat - për shembull, vezikulat ndërqelizore të rrethuara nga membrana - nuk janë të lidhura me këmbët, por me atë pjesë të molekulës, e cila është përshkruar si një "bisht" në figurë.