Ученые из Массачусетского Технологического Института (MIT) определили, каким образом происходит передвижение в клетке молекул белка-мотора – транспортного белка кинезина

Кинезин – один из молекулярных моторов в клетке, способный к самостоятельному перемещению вдоль филаментов цитоскелета (микротрубочек) за счет энергии расщепления АТФ. Кинезин выполняет транспортную функцию в клетке, перемещая крупные молекулы, не способные к быстрой диффузии, из центра клетки к ее периферии. Исследования, проведенные в MIT, впервые описали молекулярные процессы в кинезине, приводящие его молекулу к движению.

Группа исследователей во главе с профессором в области биомеханической инженерии Мэттью Лангом опубликовала результаты своих исследований 24 ноября 2008 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Кинезин – небольшой транспортный белок, его перемещение вдоль микротрубочек происходит по шаговому механизму. Каждый шаг происходит за счет энергии расщепления одной молекулы АТФ и механически обусловлен изменением положения частей молекулы кинезина: мостика (показан красным) и верхней части молекулы (показана голубой), которые переходят в форму бета-слоев и перемещают белок

Поскольку кинезин является одной из ключевых механохимических систем в клетке и активно участвует в процессе клеточного деления, понимание особенностей его работы может быть полезно в разработке терапий, связанных с контролем размножения клеток в организме, например, в создании противораковых препаратов.

Кинезин состоит из двух глобул, которые связываются с микротрубочкой, и длинной хвостовой части, к которой прикрепляются молекулы для транспортировки из одной части клетки в другую. Глобулы могут поворачиваться и «шагать» вдоль микротрубочки, причем с удивительно высокой в клеточных масштабах скоростью – 100 шагов (800 нанометров) в секунду.

В своей работе профессор Ланг и его коллеги обратили внимание на экспериментальное подтверждение данных о структуре кинезина, опубликованных в январе 2008 года в журнале Structure. В этой работе также предполагалось, а теперь подтверждено и экспериментально, что существует небольшой участок молекулы, который дает сигнал для перемещения глобулам и хвосту молекулы, и что это энергетический сигнал. Две субъединицы белка – его N-концевая часть и мостик – становятся линейными, а затем сворачиваются таким образом, чтобы глобула кинезина передвинулась на один шаг вдоль микротрубочки.

В дальнейших планах изучения этого интересного механизма молекулярного перемещения – выяснить каким образом две глобулы кинезина координируют свои «шаги».

Исследования структуры и функциональной активности кинезина финансируются Национальным Институтом Здоровья (NIH), а также научно-исследовательским управлением армии (Army Research Office Institute).

Мария Костюкова