Ұшатын жүріс: тірі жасушаның ішіндегі ақуызға не болады

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

Көптеген адамдар біздің ішімізде шынымен таңғажайып процестер болып жатқанын тіпті күдіктенбейді. Мен сізге микроскопиялық әлемді әрі қарай қарауды ұсынамын, оны сіз соңғы жаңа ұрпақ электронды микроскоптардың пайда болуымен ғана көре алдыңыз.

Сонау 2007 жылы жапондық зерттеушілер микроскоп астында тірі жасушаның «молекулярлық қозғалтқыштарының» бірі – актин талшықтары бойымен белсенді қозғалатын және оған бекітілген салмақтарды сүйрейтін жүретін миозин V ақуызының жұмысын бақылай алды. Миозин V-тің әрбір қадамы оның бір «аяғы» (артқы жағы) актин жіпінен бөлініп шығуынан басталады. Содан кейін екінші аяқ алға қарай иіледі, ал біріншісі актин жіпіне кездейсоқ тиіп кеткенше, молекуланың аяқтарын байланыстыратын «топсада» еркін айналады. Бірінші аяқтың ретсіз қозғалысының ақырғы нәтижесі екіншінің бекітілген позициясына байланысты қатаң анықталған болып шығады.

Бұл туралы көбірек білейік …

… кинесин осылай жүреді

Тірі организмдер жүзеге асыратын кез келген белсенді қозғалыстар (клетканың бөлінуі кезіндегі хромосомалардың қозғалысынан бұлшықет жиырылуына дейін) бөліктері бір-біріне қатысты қозғалуға қабілетті «молекулярлық қозғалтқыштардың» - ақуыз кешендерінің жұмысына негізделген. Жоғары сатыдағы организмдерде молекулалық қозғалтқыштардың ең маңыздысы актин талшықтары бойымен белсенді қозғалуға қабілетті әртүрлі типтегі миозиндік молекулалар (I, II, III, т.б. XVII дейін).

Көптеген «молекулярлық қозғалтқыштар», соның ішінде миозин V, жүру қозғалысы принципін пайдаланады. Олар шамамен бірдей ұзындықтағы дискретті қадамдармен қозғалады және кезектесіп молекуланың екі «аяғының» біреуі немесе екіншісі алдыңғы жағында болады. Дегенмен, бұл процестің көптеген егжей-тегжейлері анық емес.

Токиодағы Васеда университетінің физика факультетінің зерттеушілері микроскоп астында нақты уақытта миозин V жұмысын бақылауға мүмкіндік беретін әдістеме ойлап тапты. Бұл үшін олар модифицирленген миозин V құрастырды, онда аяқ біліктері тубулиндік микротүтікшелерге мықтап «жабысу» қасиетіне ие.

Модификацияланған миозин V ерітіндісіне микротүтікшелердің фрагменттерін қосу арқылы ғалымдар микротүтікше бөлігі миозин V-тің бір аяғына ғана жабысып, екіншісі бос қалатын бірнеше комплекстер алды. Бұл кешендер актин талшықтары бойымен «жүру» мүмкіндігін сақтап қалды және олардың қозғалысын байқауға болады, өйткені микротүтіктердің фрагменттері миозиннің өзінен әлдеқайда үлкен, сонымен қатар олар флуоресцентті белгілермен таңбаланған. Бұл жағдайда екі тәжірибелік конструкция пайдаланылды: бір жағдайда актин талшығы кеңістікте бекітілді, ал бақылаулар микротүтікше фрагментінің қозғалысына жүргізілді, ал екіншісінде микротүтікше бекітілді және оның қозғалысы болды. актин талшығының фрагменті байқалды.

Нәтижесінде миозин V «жүруі» егжей-тегжейлі зерттелді (бірінші суретті қараңыз). Әрбір қадам актин талшығынан бөлінетін миозиннің «артқы» аяғынан басталады. Содан кейін талшыққа бекітілген аяқ, алға қарай күрт еңкейеді. Дәл осы сәтте энергия тұтынылады (АТФ гидролизі жүреді). Осыдан кейін «еркін» аяқ (суреттерде жасыл) топсада хаотикалық түрде салбырап кете бастайды. Бұл броундық қозғалыстан басқа ештеңе емес. Сонымен бірге, айтпақшы, ғалымдар миозин V аяқтарын біріктіретін топса олардың қозғалысын мүлде шектемейтінін алғаш рет көрсете алды. Ерте ме, кеш пе, жасыл аяқ актин жіпшесінің ұшына тиіп, оған бекітіледі. Оның жіпке бекітілетін орны (демек, қадамның ұзындығы) толығымен көк аяқтың бекітілген еңісімен анықталады.

Тәжірибеде миозин V бос аяғы бар актин жіпшесін іздеу бірнеше секундқа созылды; тірі жасушада бұл жылдамырақ болады, өйткені онда миозин аяқтарында салмақсыз жүреді. Салмақ - мысалы, қабықшалармен қоршалған жасушаішілік көпіршіктер - аяқтарға емес, суретте «құйрық» ретінде бейнеленген молекуланың сол бөлігіне бекітіледі.