Οι επιστήμονες επιλύουν το μυστήριο για το πόσο η μεγαλύτερη κίνηση κυτταρικής κινητικής πρωτεΐνης εξουσιάζει

Οι επιστήμονες έχουν τελικά ξεδιπλώσει το μυστήριο πίσω από το πώς η κινεσίνη-1, η μεγαλύτερη πρωτεΐνη κινητήρα σε κύτταρα, μετατρέπει τη χημική ενέργεια σε μηχανικές εργασίες για τη μεταφορά φορτίων κατά μήκος των μικροσωληνίσκων, τους κυτταρικούς αυτοκινητόδρομους. Αυτή η πρωτοποριακή έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο διάσημο περιοδικό Nature, φωτίζει τους περίπλοκους μοριακούς μηχανισμούς που οδηγούν την ενδοκυτταρική μεταφορά, μια διαδικασία ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση της υγείας και της κατάλληλης λειτουργίας των κυττάρων.

Η κινεσίνη-1 είναι υπεύθυνη για τη μεταφορά διαφόρων φορτίων, όπως οργανίδια και κυστίδια, κατά μήκος των μικροσωληνίσκων, δομών μεγάλων κυλινδρικών πρωτεϊνών που αποτελούν μέρος του κυτταροσκελετού. Τα ελαττώματα στη λειτουργία κινεσίνης-1 έχουν συνδεθεί με αρκετές νευροεκφυλιστικές ασθένειες, συμπεριλαμβανομένων των ALS και Alzheimer, υπογραμμίζοντας τη σημασία της κατανόησης του ακριβούς μηχανισμού του.

Χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό κρυο-ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, βιοχημικών προσδιορισμών και υπολογιστικής μοντελοποίησης, μια διεθνής ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τη Δρ. Rebecca Wade στις μεταβολές της Οξφόρδης και τον Δρ.

Η μελέτη αποκάλυψε ότι η κινεσίνη-1 αποτελείται από δύο πανομοιότυπους τομείς κινητήρα, καθένα από τα οποία περιέχει ένα "κεφάλι" και ένα "λαιμό". Αυτοί οι τομείς κινητήρα συνεργάζονται με τρόπο με το χέρι, με μία δέσμευση κεφαλής σε έναν μικροσωληνίσκωμα, ενώ οι άλλες απελευθερώσεις, επιτρέποντας στην πρωτεΐνη να προχωρήσει.

Οι ερευνητές αναγνώρισαν ένα βασικό δομικό στοιχείο που ονομάζεται "Linker Neck", το οποίο λειτουργεί ως μοριακός διακόπτης. Όταν το ATP, το νόμισμα κυτταρικής ενέργειας, δεσμεύεται με τον τομέα του κινητήρα, ενεργοποιεί τις μεταβολές διαμόρφωσης στον σύνδεσμο του λαιμού, προκαλώντας την αποσύνδεση του κεφαλιού από το μικροσωληνίσκο. Αυτό επιτρέπει στο άλλο κεφάλι να δεσμεύσει και να επαναλάβει τη διαδικασία, με αποτέλεσμα τη συνεχή κίνηση.

"Έχουμε καταγράψει τις ακριβείς διαρθρωτικές αλλαγές που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια του κύκλου βηματοδότησης kinesin-1, παρέχοντας μια λεπτομερή κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αυτός ο μοριακός κινητήρας μετατρέπει τη χημική ενέργεια σε μηχανική εργασία", εξηγεί ο Dr. Wade. "Αυτή η γνώση ανοίγει το δρόμο για μελλοντικές μελέτες που διερευνούν τη ρύθμιση της κινεσίνης-1 και τις πιθανές θεραπευτικές επιπτώσεις της σε ασθένειες που σχετίζονται με τη δυσλειτουργία της".

Τα ευρήματα αυτής της έρευνας όχι μόνο εμβαθύνουμε την κατανόησή μας για τις θεμελιώδεις κυτταρικές διεργασίες αλλά και προσφέρουμε νέες δυνατότητες για την ανάπτυξη θεραπειών που στοχεύουν τις δυσλειτουργίες των κινητικών πρωτεϊνών, οι οποίες θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέες θεραπευτικές στρατηγικές για μια σειρά νευροεκφυλιστικών διαταραχών.