在植物和動物細胞中,馬達蛋白像引擎在繁忙的鐵路系統(tǒng)。它們航天材料細胞從一個位置到另一個地方。正如通勤火車旅行一個可預(yù)測的路由定義的方向,他們的運輸是符合需要的體積。在高峰時間,更多的火車在操作。午夜,沒有點運行列車每10分鐘。

在一個增長的植物細胞中,馬達蛋白驅(qū)動蛋白作為運輸車運輸材料建成的一部分細胞需要它們的地方。驅(qū)動蛋白沿著鐵軌的聚合物稱為微管他們要去哪里。移動貨物成本細胞能量和資源,這個過程是緊密控制,防止浪費。

現(xiàn)在在圣路易斯華盛頓大學(xué)的生物學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了把驅(qū)動蛋白的分子司閘員在檢查,直到他們的貨物是必要的。

的importin IMB4是專門監(jiān)管機構(gòu)控制驅(qū)動蛋白參與構(gòu)建植物細胞壁。它通過身體綁定驅(qū)動蛋白,說Ram武斷的話,在藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院生物學(xué)副教授。IMB4持有驅(qū)動蛋白的活性state-protecting從退化而等待和旅游阻止驅(qū)動蛋白沿著微管直到貨物是必要的。新研究發(fā)表在《細胞發(fā)育。

“細胞壁就像植物的外骨骼,和建筑是植物最重要的功能之一。我們已經(jīng)確定了一個關(guān)鍵分子監(jiān)管機構(gòu)密切控制細胞壁沉積身體綁定驅(qū)動蛋白,”迪克西特說。“我們?nèi)匀徊恢佬盘枌?dǎo)致IMB4釋放剎車,但我們現(xiàn)在需要理解它如何阻礙驅(qū)動蛋白,直到他們。”

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嚴(yán)格的細胞壁是一個重要的植物和大力昂貴的投資。細胞壁賦予力量,使得細胞能夠承受的膨壓的增長是必要的。

在擬南芥植物細胞壁沉積取決于kinesin-4,稱為脆性纖維1或FRA1。FRA1被十多年前,但在迪克西特實驗室2015年的一項研究證實,其能動性和豐富與細胞增長率。

博士后Anindya Ganguly,論文的主要作者,該研究小組所吸引了。在快速增長細胞幼苗的莖,他們看到許多FRA1驅(qū)動蛋白沿著微管。但進一步沿莖,細胞就停止伸長、馬達蛋白都消失了。

“類似于高峰,當(dāng)植物正在迅速增長,你需要提供很多細胞壁物質(zhì)跟上增長,“Ganguly說。“高效、大容量傳輸取決于電機有很多蛋白質(zhì)。監(jiān)管機構(gòu)我們發(fā)現(xiàn)保持過剩這些轉(zhuǎn)運蛋白在快速增長的時期。”

Ganguly和她的同事發(fā)現(xiàn)importin IMB4直接結(jié)合的運動領(lǐng)域FRA1驅(qū)動蛋白。利用突變體的結(jié)合分析,FRA1在活細胞的顯微鏡蛋白質(zhì)生物化學(xué),研究小組表明,這種交互抑制FRA1的運動。

“這importin堵塞馬達,驅(qū)動蛋白的引擎,”迪克西特說。“你抑制流動性通過禁止其與跟蹤。”

”網(wǎng)站上,我們認(rèn)為它結(jié)合,基于我們在這里做的一些分析,包括在其他驅(qū)動蛋白氨基酸非常保守的家庭在這兩種植物和動物,”迪克西特說。“我們認(rèn)為有一個好的機會,這種機制可能是普遍適用的。”

扭曲的妹妹

與IMB4處理,研究人員現(xiàn)在有一個更好的理解的機械運作的引擎細胞壁沉積。本月武斷的話發(fā)表的另一項研究實驗室標(biāo)識一個監(jiān)管機構(gòu)參與建設(shè)的支架驅(qū)動蛋白的舉動。

在這項研究中,研究人員檢測了一個突變體擬南芥植物呈現(xiàn)出一種扭曲的增長模式。它的葉子和莖漩渦在自己;其根源是復(fù)雜和扭曲。

這些所謂的螺旋突變體受到彎曲微管(“跟蹤”,驅(qū)動蛋白沿著在其他研究中)。突變,切斷蛋白質(zhì)被認(rèn)為剪和縮短微管他們彼此交叉的地方。

但當(dāng)武斷的話,博士后研究人員Yuanwei風(fēng)扇和格雷厄姆Burkart著手解析細胞內(nèi)螺旋突變體的活動,他們發(fā)現(xiàn)了一個更有趣的和微妙的機制。重要的是,他們發(fā)現(xiàn)植物SPR2蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)minus-end動態(tài)突變體的微管。

微管有一個快速增長的,更有活力,標(biāo)識為“+”端,生長緩慢,減少動態(tài)“-”結(jié)束。微管成長和萎縮的一面,而負(fù)端通?，F(xiàn)在才被認(rèn)為是靜態(tài)的。

值得注意的是,spiral2突變,minus-ends極其動態(tài)和縮短以更高的利率比野生型植物。

“我們不僅發(fā)現(xiàn)這種蛋白質(zhì)定位的-,植物,調(diào)節(jié)minus-end動力學(xué),但我們可以概括這種行為在體外,”迪克西特說。“我們可以說,這種蛋白質(zhì),這種蛋白質(zhì)單獨能充分本地化的-結(jié)束,跟蹤-結(jié)束,和穩(wěn)定。”

有趣的是,SPR2植物蛋白和哺乳動物蛋白質(zhì)穩(wěn)定有著很多共同點-結(jié)束的微管組織這條線的表面器官和神經(jīng)元。

這個單獨的微管工作是由美國國立衛(wèi)生研究院的資助,并在線發(fā)表在3月19日出版的《當(dāng)代生物學(xué)》雜志上。

跟蹤的細胞形狀和功能

總的來說,這項新研究監(jiān)管機構(gòu)的馬達蛋白和微管有助于解釋植物細胞產(chǎn)生的內(nèi)部運作他們的形狀和使他們改變他們的生長發(fā)育和環(huán)境信號的反應(yīng)。

工作IMB4 FRA1驅(qū)動蛋白迪克西特努力的一部分,工程力學(xué)生物學(xué)中心(CEMB),國家科學(xué)基金會資助的科學(xué)和技術(shù)中心共同由華盛頓大學(xué)和賓夕法尼亞大學(xué)。CEMB之內(nèi),迪克西特領(lǐng)導(dǎo)一個研究群體集中在確定細胞如何適應(yīng),和變化,他們的機械環(huán)境。

“中心的焦點是真的發(fā)現(xiàn),理解,并最終能夠控制機械力的作用顯而易見在生物系統(tǒng)中,“迪克西特說。

”中心的獨特之一是,它匯集了植物和動物系統(tǒng)。以前沒有做過的,”迪克西特說。”的理念是,我們能夠發(fā)現(xiàn)一些普遍的原則是適用于這兩個王國”。