Миозины — это белки, которые используют молекулы АТФ с высокой энергией для выполнения механической работы, такой как сокращение мышц, подвижность клеток и деление клеток.В мышцах миозины генерируют движение, взаимодействуя с актиновыми филаментами, фиброзной дорожкой, с которой они могут связываться и двигаться по ней. Белки производят движение в виде механического шага, известного как силовой удар.Ученые интересуются синхронизацией движения миозина по актиновым филаментам, которое приводится в действие силовым ходом — процессом, называемым поворотом плеча рычага.
Хотя они знали, что миозин расщепляет АТФ на свои продукты — фосфат и АДФ — во время этого процесса, точное время и последовательность этих событий были неясны.«В мышечном волокне есть миллионы молекул миозина, и каждая из них в отдельности вызывает смещение», — сказал Кристофер М. Йенго, доцент клеточной и молекулярной физиологии. «В совокупности миозины генерируют большое количество силы для сокращения мышц. Всегда стоял вопрос: как это на самом деле работает?
Как эти маленькие моторные белки могут генерировать эти крошечные смещения?»Чтобы провести расследование, исследователям нужно было наблюдать за генерацией силы в режиме реального времени. Они прикрепляли флуоресцентные зонды к частям миозинового мотора и наблюдали изменения расстояния между светящимися зонами, чтобы определить время движения белка, генерирующего силу.Они обнаружили два шага в этом процессе: быстрый шаг, который происходит перед высвобождением фосфата, и медленный шаг перед высвобождением АДФ.
«В ходе нашего исследования мы узнали, что поворотное плечо рычага« блокирует »выброс фосфата», — сказал Йенго. «Это означает, что миозин чрезвычайно эффективен, потому что он проходит через цикл гидролиза АТФ, только когда он генерирует силу и движение», — сказал Йенго.Результаты были опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Эти идеи предоставляют подробную информацию о том, как работают моторные белки миозина, и эти знания могут способствовать пониманию заболеваний, связанных с движением, на молекулярном уровне.Миозин участвует в определенных типах врожденной глухоты и глухоты с отсроченным началом.
Белок играет роль в обнаружении звуковых волн во внутреннем ухе. По словам Йенго, лучшее понимание того, как миозин помогает клеткам двигаться и делиться, может даже остановить рак.
Лекарство, которое предотвращает работу миозина в раковых клетках, может удерживать их от вторжения в другие клетки или метастазирования в другие органы.Заболевания мышц — основная область интересов исследователей миозина. Например, считается, что мутации миозина являются причиной наследственного заболевания, из-за которого стенки сердечной мышцы становятся слишком толстыми или слишком тонкими.
Ошибка во времени генерации силы в сердце может объяснить это состояние.«Зная эту информацию, мы можем разработать лекарства для исправления дефекта, вызванного мутацией», — сказал Йенго.