Si usted es la proteína motora por adelantado, prepárese para hacer el tirón pesado.
Esa es una conclusión de un estudio dirigido por la Universidad de Rice sobre los mecanismos que impulsan las kinesinas, proteínas motoras que transportan carga dentro de las células. El estudio muestra que se necesita mucha fuerza contraria para frenar una determinada kinesina. Tampoco la proteína recibe mucha ayudade colegas que traen la retaguardia.
El estudio teórico detallado en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias y dirigido por el investigador postdoctoral de Rice Qian Wang fue un esfuerzo de colaboración de los laboratorios de tres profesores de Rice y uno de la Universidad de Houston, todos trabajando bajo el paraguas del Centro de Física Biológica Teórica CTBP de Rice.
Esperan aumentar el conocimiento sobre los caballos de batalla poco entendidos dentro de las células que son críticos para la división celular y el transporte de carga. Las quinesinas defectuosas o deficientes están implicadas en la enfermedad de Charcot-Marie-Tooth y algunas enfermedades renales.
A través de simulaciones por computadora, los investigadores proporcionan los primeros detalles a nivel molecular de cómo las kinesinas responden a las fuerzas externas, al tiempo que confirman experimentos anteriores del coautor Michael Diehl que mostraron que los equipos de kinesinas funcionan mejor solo cuando están cerca y pueden extraeren la misma dirección.
"Comprendemos más o menos los motores individuales", dijo el biofísico y coautor de Rice, Anatoly Kolomeisky, cuya investigación anterior mostró que las proteínas motoras son sensibles a la presencia de otros ". En la naturaleza, trabajan en equipos, pero porque los motoresresponden relativamente débilmente a un rango significativo de fuerzas, argumentamos que esta es la razón principal por la cual las kinesinas no siempre cooperan entre sí ".
Las kinesinas transforman la energía del químico ATP, o trifosfato de adenosina, en acción mecánica. Se unen a grandes cargas como las mitocondrias o los cromosomas y los arrastran a lo largo de los filamentos del citoesqueleto hasta los confines de una célula. Cada kinesina contiene dos subunidades de "cabeza", y cada subunidad contiene dos sitios de unión: uno para agarrar y caminar a lo largo de los microtúbulos y el otro para unir ATP.
Los modelos mostraron que las kinesinas, una familia de moléculas motoras descubiertas en 1985, son "débilmente susceptibles" a fuerzas externas pequeñas o medianas y arrastran su carga a través de una oposición muy fuerte. Entre las fuerzas débiles están las aplicadas por las kinesinas finales unidas ala misma carga
Resulta que estos compañeros de equipo apenas se registran en el jefe kinesin si están a más de 48 nanómetros de distancia. Cuando ese es el caso, el plomo kinesin transporta más del 90 por ciento de la carga.
Las simulaciones de Rice revelaron que el líder presta más atención al tirón de la carga en sí, lo que desencadena un "interruptor" en el conector del cuello, parte del tallo que tira de la carga como una cuerda en un globo. El conector conecta la cargaa los sitios de unión de ATP de los motores principales, que a su vez controlan la velocidad. Una quinesina que está demasiado lejos no siente la fuerza y, por lo tanto, no puede contribuir con su músculo.
"Cuando el motor está en movimiento, el conector del cuello se tensa", dijo el biofísico de Rice José Onuchic, coautor y codirector del CTBP. "Si ese conector no está tenso, el motor pierde velocidad porque no puedetomar una decisión por sí mismo. Esta competencia entre la tensión y la unión al microtúbulo es necesaria para garantizar la procesividad de este motor ".
La simulación de la base permitirá a los investigadores probar más kinesinas que mueven la carga desde el núcleo a los límites exteriores de la célula y, finalmente, las dineínas, proteínas más grandes y más complejas que mueven la carga hacia el centro.
"Tienes que hacer este primer paso realmente bien y con mucho detalle para obtener confianza antes de enfrentarte a una bestia como la dineína", dijo Diehl. "Estos muchachos han trabajado muy duro durante años a través de múltiples estudios y se han unido, colectivamente, una forma de enumerar y analizar las transiciones entre pasos clave en este proceso mecánico.
"Ahora, poder llevar ese enfoque a un motor como la dineína tiene la oportunidad de explicar muchos misterios importantes y fundamentales sobre cómo funciona una proteína en ese complejo", dijo.
"Es el tipo de estudio que a un solo investigador principal le resultaría difícil", dijo Onuchic. "Para los problemas que son tan complicados, es bueno tener esta combinación de talento".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Original escrito por Mike Williams. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :