來(lái)自馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校和賓夕法尼亞州立醫(yī)學(xué)院的一組生物物理學(xué)家著手解決這個(gè)長(zhǎng)期存在的問(wèn)題，即肌球蛋白，這是負(fù)責(zé)肌肉收縮和許多其他細(xì)胞過(guò)程的分子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的力的性質(zhì)。他們解決的關(guān)鍵問(wèn)題(該領(lǐng)域最具爭(zhēng)議的話題之一)是：肌球蛋白如何將ATP形式的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功？
答案揭示了肌球蛋白(肌肉和相關(guān)運(yùn)動(dòng)蛋白的引擎)如何轉(zhuǎn)化能量的新細(xì)節(jié)。
最后，他們進(jìn)行了前所未有的研究，在不同的控制下仔細(xì)重復(fù)，并進(jìn)行雙重檢查，這支持了他們的假設(shè)，即分子運(yùn)動(dòng)的機(jī)械事件先于而不是跟隨生化事件，這直接挑戰(zhàn)了人們長(zhǎng)期以來(lái)認(rèn)為生化事件有影響的觀點(diǎn)。產(chǎn)生力量的事件。該研究成果發(fā)表于《生物化學(xué)雜志》，被評(píng)選為“在該領(lǐng)域做出突出貢獻(xiàn)”的編輯推薦。
為了在最細(xì)微的層面上完成檢測(cè)肌球蛋白的補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家們綜合運(yùn)用了多種技術(shù)——美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)和明尼蘇達(dá)大學(xué)的單分子激光捕獲技術(shù)(UMass Amherst)和FRET(熒光共振能量轉(zhuǎn)移)技術(shù)。該團(tuán)隊(duì)由肌肉生物物理學(xué)家愛德華“內(nèi)德”德博爾德領(lǐng)導(dǎo)，他是美國(guó)埃姆斯馬薩諸塞州大學(xué)公共衛(wèi)生與健康科學(xué)學(xué)院的副教授。生物化學(xué)家克里斯托弗延戈，賓夕法尼亞州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授；明尼蘇達(dá)大學(xué)生物科學(xué)學(xué)院的肌肉生物物理學(xué)家戴維托馬斯教授。
德伯德說(shuō)：“這是第一次將這兩種最先進(jìn)的技術(shù)結(jié)合起來(lái)研究分子運(yùn)動(dòng)，并回答一個(gè)古老的問(wèn)題?！薄霸谶^(guò)去的50年里，我們已經(jīng)了解了很多關(guān)于肌肉和分子馬達(dá)等東西是如何工作的，但我們不知道它們是如何在最微妙的層面(納米級(jí)運(yùn)動(dòng))發(fā)生的細(xì)節(jié)。就好像我們?cè)谡移嚨囊嫔w，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理。油門踏板踩下時(shí)，是如何吸收燃油并轉(zhuǎn)化為工作油的？”
通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室中使用他的單分子激光陷阱分析，Debold和他的團(tuán)隊(duì)(包括研究生Brent Scott和Chris Marang)可以直接觀察肌球蛋白與單個(gè)肌動(dòng)蛋白絲(分子)相互作用時(shí)納米尺度機(jī)械運(yùn)動(dòng)的大小和速率。發(fā)電的伙伴。他們觀察到，幾乎在與肌動(dòng)蛋白絲結(jié)合后，力產(chǎn)生或中風(fēng)的步驟發(fā)生得非?？?。
在使用FRET分析的平行實(shí)驗(yàn)中，Yengo的團(tuán)隊(duì)證實(shí)了這種快速的中風(fēng)速度，其他研究表明，隨后的關(guān)鍵生化步驟發(fā)生得要慢得多。進(jìn)一步的分析首次揭示了肌球蛋白分子深處的分子內(nèi)運(yùn)動(dòng)是如何協(xié)調(diào)這些事件的。
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