Las primeras imágenes de proteínas motoras en acción se publican en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Estas proteínas son vitales para la vida compleja, formando la infraestructura de transporte que permite que diferentes partes de las células se especialicen en funciones particulares. Hasta ahora, la forma en que se mueven nunca se ha observado directamente.
Los investigadores de la Universidad de Leeds y en Japón utilizaron microscopios electrónicos para capturar imágenes del tipo más grande de proteína motora, llamada dineína, durante el acto de avanzar por su pista molecular.
El Dr. Stan Burgess, de la Facultad de Biología Molecular y Celular de la Universidad de Leeds, que dirigió el equipo de investigación, dijo: "Dynein tiene dos motores idénticos unidos y se mueve a lo largo de una pista molecular llamada microtúbulo.la pista agarrando alternativamente un sitio de unión, ejecutando un golpe de poder y luego soltándolo, como una persona que se balancea sobre barras de mono.
"Anteriormente, el movimiento de dineína solo se había rastreado uniendo moléculas fluorescentes a las proteínas y observando la fluorescencia usando microscopios de luz muy potentes. Era un poco como rastrear vehículos desde el espacio con GPS. Nos dijo dónde estaban, su velocidad ypor cuánto tiempo corrieron, se detuvieron, etc., pero no pudimos ver las moléculas en acción por sí mismas. Estas son las primeras imágenes de estos procesos vitales ".
La comprensión de las proteínas motoras es importante para la investigación médica debido a su papel fundamental en la vida celular compleja. Muchos virus secuestran las proteínas motoras para engancharse al núcleo para la replicación. La división celular es impulsada por las proteínas motoras y, por lo tanto, en su mecánicapodría ser relevante para la investigación del cáncer. Algunas enfermedades de las neuronas motoras también están asociadas con la interrupción del tráfico de proteínas motoras.
El equipo de Leeds, que trabaja en el Centro de Astbury de Biología Molecular Estructural líder en el mundo, combinó microtúbulos purificados con motores de dineína purificados y agregó el combustible químico ATP trifosfato de adenosina para alimentar el motor.
El Dr. Hiroshi Imai, ahora profesor asistente en el Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de Chuo, Japón, realizó los experimentos mientras trabajaba en la Universidad de Leeds.
Explicó: "Pusimos las dineínas a lo largo de sus huellas y luego las congelamos a" mitad de camino "enfriándolas a aproximadamente un millón de grados por segundo, lo suficientemente rápido como para evitar que el agua forme cristales de hielo a medida que se solidifica.Luego, utilizando un microscopio crioelectrónico, tomamos miles de imágenes de los motores capturados durante el acto de pisar. Al combinar muchas imágenes de motores individuales, pudimos enfocar nuestra imagen de la dineína y construir una idea dinámica de cómose movió. Es un poco como descubrir cómo balancearse a lo largo de las barras de mono estudiando fotografías de muchas personas columpiándose sobre ellas ".
El Dr. Burgess dijo: "Nuestro descubrimiento más sorprendente fue la existencia de una bisagra entre el largo y delgado tallo y el 'gancho de agarre', como la muñeca entre un brazo y una mano humanos. Esto permite mucha variación en el ángulo defijación del motor a su vía.
"Cada uno de los dos brazos de una proteína motora de dineína mide aproximadamente 25 nanómetros 0.000025 milímetros de largo, mientras que los sitios de unión a los que se une están separados por solo 8 nanómetros. Eso significa que la dineína puede alcanzar no solo el siguiente peldaño sino el siguienteeso y el siguiente y parece darle flexibilidad en cómo se mueve a lo largo de la 'pista' ".
La dineína no solo es la más grande sino también la más versátil de las proteínas motoras en las células vivas y, como todas las proteínas motoras, es vital para la vida. Las proteínas motoras transportan cargas y mantienen muchos componentes celulares en posición dentro de la célula. Por ejemplo,La dineína es responsable de transportar mensajes desde las puntas de las células nerviosas activas de regreso al núcleo y estos mensajes mantienen vivas a las células nerviosas.
El coautor Peter Knight, profesor de Contractilidad Molecular en la Facultad de Biología Molecular y Celular de la Universidad de Leeds, dijo: "Si una célula es como una ciudad, son como los camioneros en sus redes de carreteras y ferrocarriles. Si ustedno tenía un sistema de transporte, no podía tener regiones especializadas. Cada parte de la célula estaría haciendo lo mismo y eso significaría que no podría tener una vida compleja ".
"La dineína es el vehículo multipropósito del transporte celular. Otras proteínas motoras, llamadas cinesinas y miosinas, son mucho más pequeñas y tienen funciones específicas, pero la dineína puede pasar a muchas funciones diferentes", dijo el profesor Knight.
Por ejemplo, en la neurona motora que conecta el sistema nervioso central con el dedo gordo del pie, que es una sola célula de un metro de largo, la dineína proporciona el transporte desde el dedo del pie de regreso al núcleo. Otra función vital es el movimiento decélulas.
El Dr. Burgess dijo: "Durante el desarrollo del cerebro, las neuronas deben arrastrarse a su posición correcta y las moléculas de dineína en este caso agarran el núcleo y lo arrastran junto con la masa móvil de la célula. Si no lo hicieran, el núcleo lo haríaquedar atrás y el citoplasma se arrastraría ".
El estudio involucró a investigadores de la Universidad de Leeds y las universidades japonesas de Waseda y Osaka, así como del Centro de Biología Cuantitativa en el instituto de investigación Riken de Japón y la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón JST. La investigación fue financiada por Human Frontiers SciencePrograma y el Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas BBSRC.
El estudio utilizó potentes microscopios electrónicos en el Centro Astbury de Biología Molecular Estructural de la Universidad de Leeds. Desde entonces, la Universidad ha anunciado una inversión de £ 17 millones en instalaciones de vanguardia que permitirán una observación aún más cercana de la vida dentro de las célulasEl nuevo equipo incluye dos microscopios electrónicos EM de 300 kilovoltios kV y un espectrómetro de resonancia magnética nuclear de 950 megahercios MHz junto con EM existentes de 120kV y 200kV, y máquinas de RMN de 500, 600 y 750 MHz.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Leeds . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :