新型蛋白質(zhì)完善了植物細(xì)胞的機(jī)械

由俄勒岡州立大學(xué)生物物理學(xué)家和加州大學(xué)戴維斯分校的植物生物學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)了一種新型運(yùn)動(dòng)蛋白，它顯著擴(kuò)展了目前對運(yùn)動(dòng)蛋白進(jìn)化和設(shè)計(jì)原理的理解。

由俄勒岡州立大學(xué)科學(xué)院的Weihong Qiu和加州大學(xué)戴維斯分校的Bo Liu領(lǐng)導(dǎo)的研究小組的研究結(jié)果今天在Nature Communications上發(fā)表。

使用類似于大都市的真核細(xì)胞內(nèi)部包含稱為細(xì)胞骨架的鐵路狀結(jié)構(gòu)和稱為運(yùn)動(dòng)蛋白的微小載體。運(yùn)動(dòng)蛋白作用于細(xì)胞骨架軌道，為許多基本過程產(chǎn)生力和定向運(yùn)動(dòng)，例如細(xì)胞分裂過程中細(xì)胞“貨物”的運(yùn)輸和重復(fù)染色體的分離。

來自人類，動(dòng)物和真菌的細(xì)胞都有三種不同類型的運(yùn)動(dòng)蛋白，科學(xué)家稱之為肌球蛋白，驅(qū)動(dòng)蛋白和動(dòng)力蛋白。驅(qū)動(dòng)蛋白和動(dòng)力蛋白在相同的細(xì)胞骨架軌道上移動(dòng)并且通常在相反的方向上移動(dòng)。

“我們發(fā)現(xiàn)的是第一臺來自陸地植物的驅(qū)動(dòng)蛋白-14發(fā)動(dòng)機(jī)，它能夠獨(dú)立地在細(xì)胞骨架軌道上移動(dòng)，”邱說。

“Kinesin-14s -驅(qū)動(dòng)電機(jī)的一個(gè)子集- 具有與動(dòng)力電機(jī)相同的方向偏好，”他說。“然而，動(dòng)力蛋白最終成為該方向的主要運(yùn)動(dòng)蛋白，因?yàn)轵?qū)動(dòng)蛋白-14馬達(dá)缺乏動(dòng)力蛋白在細(xì)胞骨架軌道上產(chǎn)生持久運(yùn)動(dòng)的能力。”

長期以來，科學(xué)家一直在猜測陸地植物可能已演變成非傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)蛋白14，它們能夠自行產(chǎn)生持久的運(yùn)動(dòng)。陸地植物沒有動(dòng)力蛋白。但丘說，他們有許多驅(qū)動(dòng)蛋白-14馬達(dá)。

在此驅(qū)使下，研究人員探索了陸地植物，試圖找到一些新的驅(qū)動(dòng)蛋白-14s，可以彌補(bǔ)陸地植物中動(dòng)力蛋白的損失。

“這項(xiàng)工作是近年來生物電機(jī)領(lǐng)域的重要發(fā)現(xiàn)，”邱說，他的工作著眼于水稻，通常簡稱為水稻。

“這擴(kuò)展了我們對分子馬達(dá)的設(shè)計(jì)和操作原理的了解，”他說。“陸地植物為我們提供了豐富的資源，讓我們了解這些分子馬達(dá)的整個(gè)演變過程。一些陸地植物，如果不是全部的話，已經(jīng)發(fā)展出新型的驅(qū)動(dòng)蛋白-14馬達(dá)，可能有助于彌補(bǔ)動(dòng)力蛋白的損失。”

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