研究表明，细胞蛋白质运动的复杂性更大

来源：news medical | 校审：Kate Anderton | 2019-10-23 |翻译：聚生物

一种新的成像技术使机动动蛋白与它们在细胞内携带的货物相匹配成为可能，它颠覆了细胞交通如何到达正确目的地的标准观点。这项研究的重点是神经元，揭示了一些神经退行性疾病，发表在最新一期的《Traffic》杂志上。

马文·本特利（Marvin Bentley），生物科学助理教授，伦斯勒理工学院生物技术和跨学科研究中心成员：“我们看到的是，除了已知的在细胞内指导运动蛋白的机制外，一定还有其他的一些调节。”这是一种神秘的相互作用，我们不知道是什么。”

所有的活细胞都处在由一种叫做微管的细丝组成的网络中，微管是营养物质、替代物和其他重要物质运输的细胞通道（彷如高速公路）。机动蛋白是一种分子，类似于一双腿支撑着一条高高的茎状尾巴，沿着细胞高速公路运送货物。人类基因组表达45种机动蛋白，其中15-20种参与运输囊泡包装的重要物质。但机动蛋白怎么知道该带谁去哪里？

为了回答类似的问题，研究人员通常会使用带有绿色荧光蛋白(GFP)标签的目标蛋白。然后他们可以将样品暴露在紫外线下，以观察标记蛋白的存在。但是简单地用绿色荧光蛋白标记运动蛋白来观察它们的去向是行不通的——运动蛋白无处不在，就像细胞版的光污染一样，它们无处不在。

作为一种变通方法，之前的研究只表达了机动蛋白的腿——被称为“运动区域”——用绿色荧光标记，并观察了没有肢体的腿的运动轨迹。这些实验为“智能机动”（smart motor）理论提供了证据，该理论认为，调控是由电机区域的偏好来完成的，每个运动只在选定的微管上运行，并运输微管末端的囊泡。

但本特利（Bentley）的方法表明“智能机动”理论并不是唯一起作用的规则。

本特利的实验室开发了一种技术，只表达每个标记有GFP的蛋白的尾部。尾巴与特定的囊泡相结合，显示出哪一种肌动蛋白与哪一种货物相结合，这是对谁携带什么以及在哪里携带的不同看法。在细胞开始表达尾蛋白后的几个小时内——在视野被越来越多的发光尾蛋白淹没之前——研究人员能够观察到每个尾蛋白结合的所有囊泡。

结果表明，当附着在囊泡上时，“智能机动”理论并不总是成立。一些驱动蛋白不会出现在他们“智能马达”偏好的区域，而另一些则会出现在他们甚至无法触及的区域。

“很明显，不仅仅是机动蛋白的运动区域的偏好决定了它们的走向，还有其他因素在调节它们，”Bentley说。

本特利怀疑这与适配蛋白有关，并希望进一步的研究能揭示确切的机制。

“细胞内重要的神经递质和代谢物的运动异常复杂，但我们必须了解这些基本的过程，才能控制那些细胞活动出错的疾病，尤其是神经元，”理学院院长Curt Breneman说。“马文·本特利（Marvin Bentley）在这个问题上的创新方法产生了引人入胜的洞察力，并为进一步的研究提供了新的方向。”

俄勒冈健康与科学大学和杜克大学的研究人员也加入了本特利的行列。美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)支持“一种可视化囊泡结合机动蛋白的新策略，揭示了机动蛋白介导运输的多样性”。

Source:

Rensselaer Polytechnic Institute

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