Mecanismul de motoare moleculare (proteine cu motor)
• Pentru mișcarea proteinelor motorii folosesc energia hidrolizei ATP
• domeniu de legare cu capul motorului Durabilitatea este determinată de microtubuli nucleotide asociată cu capul. Acest lucru poate fi de ATP sau ADP. Legarea poate avea loc fără participarea de nucleotide
• In hidroliza ATP se schimbă, de asemenea, forma capului. Această modificare a formei este amplificat pentru a oferi o mișcare mai pronunțată a motorului
• hidroliza ATP și cicluri de eliberare de nucleotide conjugat cu conexiune la microtubuli și schimbări în forma domeniului capului motorului. Folosind acest mecanism, motorul se deplasează de-a lungul microtubule, luând un pas la fiecare ciclu de hidroliză ATP
Cerința principală a motorului. Acesta se află în faptul că, în timpul intervalului de timp dintre adăugarea de ATP și formarea de ADP ar putea trece rearanjamente conformaționale foarte semnificative. Acest lucru se realizează prin schimbări în domeniul motor și regiunile adiacente ale moleculei și seamănă cu mișcarea membrelor noastre de management. În ambele cazuri, modificările locale mici în forma sau poziția amplificat și poate conduce la schimbări mult mai pronunțată în altă parte. De exemplu, o reducere relativ mică în mușchii coapsei în timpul de mers pe jos cauzează tibia în sus și în față, și astfel creșterea lungimii mici modificări musculare, provocând o schimbare mult mai pronunțată în poziția piciorului. In cazul proteinelor cu motor, având ca rezultat hidroliza ATP la ADP în legarea nucleotidelor (buzunar de legare UNS-leotid-) există mici schimbări în forma domeniului motorului capului. Aceste schimbări intensificat, manifestându-se în alte părți ale moleculei în mișcarea înainte a unuia dintre capetele
La fel ca pietonii, motoarele moleculare ar trebui să poată să se detașeze de pe suprafața pe care acestea sunt situate; în caz contrar, nici una, nici alta nu va fi în măsură să avanseze. Precum și un pieton, în scopul de a pas înainte pentru a ridica piciorul, motorul de proteine ar trebui să se detașeze de microtubuli pentru a avansa în continuare. Cât de puternic motorul se leaga de microtubule, în funcție de conținutul de buzunar de legare a nucleotidelor. Nu poate conține nucleotide conțin ATP sau ADP. Pentru kinesinei legarea de microtubuli este cel mai puternic atunci când regiunea de buzunar este legat ATP.
Comunicarea cu motorul microtubulilor este controlat prin hidroliza ATP și atunci când este eliberat nucleotidelor. Acest lucru se întâmplă datorită schimbării de rezistență a legăturii cu microtubulilor kinesinei. Deoarece hidroliza ATP, de asemenea, se modifică forma domeniului motorului capului, o procese de legare de nucleotide, hidroliză și eliberează o coordonare între motor și forma legării sale la microtubule. Acest lucru permite motorului să facă un „pas“ pentru fiecare moleculă de ATP hidrolizata, adică pentru a efectua un singur ciclu .. Microtubule legare, schimbarea conformationala și eliberarea nucleotidelor.
Pentru un motor cu două capete pot fi reprezentate prin două metode diferite de a trece de-a lungul microtubuli. Motorul poate merge „peste cap“, așa cum se arată în figura de mai jos. În același timp, cu fiecare pas înainte, capul de spate, trece prin partea din față a capului. O astfel de metodă se aseamănă cu mișcările pe care le facem atunci când mersul pe jos, la fiecare pas de transferare a piciorului înainte. O altă metodă implică mișcarea domeniului motorului seamănă cu o crawling omida. Șeful spate, tras spre partea din față, atunci partea din față începe să se miște înainte și ciclul se repetă. Toate cunoscute motoare cu două capete de a muta de-a lungul microtubuli, mersul pe jos „prin cap.“ Cu alte cuvinte, se poate imagina că kinesina și alte motoare „mers pe jos“ de-a lungul microtubuli.
Atunci când mișcările coordonate ale celor două capete este mutat kinesin ca crawling omida (dreapta).
În acest cap, marcate în roșu, merge mai departe, și marcate cu portocaliu tras la ea, iar întreg ciclul se repetă.
cap Orange nu are loc niciodată în fața roșu. Deși existența acestei metode este probabil un astfel de motor de nu este găsit încă.
Toate cunoscute motoare cu două capete de a muta în mecanismul pas: două capete sunt deplasate unul după altul, alternativ devenind lider de (stânga).
Un rol important în mișcarea de kinesin joacă un domeniu mic. Se numește linker cervical și reprezintă o secvență care constă din 15 de aminoacizi, care este situată între capul și piciorul elicoidal. Neck linker este parte a moleculei kinesin care amplifică mici modificări buzunarul de legare a nucleotidelor a structurii pentru a asigura capacitatea de a face pași kinesin lung. Amplificarea se realizează prin mișcări oscilante linkeri cervicale, care pot fi considerate ca fiind „picioare“ molecula kinesinei. După cum vom vedea în curând, mișcarea ciclului kinesinei ATPazei este asigurată de ambele capete, controlul mișcării linkerilor gâtului.
În timp ce se deplasează de-a lungul microtubuli kinesin ambele capete care lucrează în tandem. Schimbările care au loc într-unul din capetele, sunt adesea rezultatul unor modificări în celălalt. Pentru a înțelege modul în care ciclul de hidroliză ATP asigură traficul cu motor pe microtubul, va începe de la data de atașare a kinesinei. Unul dintre capetele este fixat ferm microtubule, iar buzunarul de legare nu conține nucleotide. Pentru capul situat linker-ul de col uterin. Legarea de buzunar al doilea cap cuprinde ADP, iar capul în sine este liber de-a lungul microtubuli. Kinesin este gata să facă primul pas, iar între cele două capete începe să se desfășoare evenimentele, coordonarea mișcării lor în continuare. La legarea ATP la cap frontal (cap 1) linkerul său gât înclinat spre înainte, spre sfârșitul plus microtubulilor.
Această mișcare duce la faptul că capul 1 deplasează capul 2 în poziția de lider, si se afla pe site-ul următor pe legarea microtubule. Apoi, capul este asociat cu site-ul și scindează ADP. cap Hidroliza ATP legate 1 conduce la întărirea interacțiunii dintre cap 2 și microtubule. Kinesin se mută într-o stare intermediară, în care ambele capete sunt ferm asociate cu microtubulilor. După ce capul 2, care acum ia poziția de lider, în contact ferm microtubule, unitatea cap 1 eliberează gruparea fosfat formată în hidroliza ATP. Acest proces are ca rezultat scindarea capului 1 din microtubuli și determină o modificare conformațională în cap 2, în urma căruia se redeschide site-ul activ. Întregul lanț de evenimente descrise revine kinesin la starea inițială numai cu diferența că se află acum în fața capului 2, iar molecula kinesin este de 8 nm, mai aproape de sfârșitul anului, plus microtubulilor.
Când capul 2 se leagă ATP. vine al doilea ciclu, iar apoi cele două capete vor schimba rolurile pentru sute sau mii de cicluri, ceea ce face fiecare pas de timp și de propulsie cu motor de-a lungul microtubuli spre capatul plus. Figura de mai jos prezintă o serie de imagini animate de molecule kinesin, ceea ce face mai multe etape consecutive. Diagrama ilustrează modul în care procesul de coordonare cu participarea celor două capete și schimbul de roluri între ele după fiecare etapă permite motorului să se deplaseze de-a lungul microtubuli.
Secvența de procese. care apar atunci când kinesina fiecare pas, acțiune echilibristică amintește Walker, mersul pe jos o sarma ridicat deasupra solului consacrat. Inițial, kinesin, în picioare pe un picior, menține echilibrul și este într-o poziție stabilă. Apoi, el se misca celalalt picior înainte (schimbarea poziției verigii de col uterin) și se simte frânghia ușor (precontract cu caracter obligatoriu din partea frontală a capului). Numai atunci când kinesin asigurați-vă că piciorul din fata este ferm axat pe coarda, el poartă propria greutate (consolidarea legarea de partea din față a capului). Kinesin eliberează apoi de-al doilea picior și trage-o din coarda, luând poziția pentru etapa următoare. În cazul în care kinesin, precum și un echilibrist, rearanja de-al doilea picior, ferm consolidată în primul rând, de mers pe jos peste. Echilibrist este pe teren, iar proteina departe de microtubule.
În cazul în care kinesinei a lansat de multe ori de-al doilea picior. în loc să aștepte până când piciorul din față este ferm înrădăcinată, mișcarea constantă pe distanțe lungi ar deveni imposibilă.
Mecanismul de mișcare a kinesinei presupune existența unei coordonări stricte în activitatea ambelor capete Cum este realizat? Ca un cap „învață“ ceea ce celălalt este de a face? Aparent, comunicarea dintre capetele se realizează prin intermediul linkerii gâtului. Atunci când cele două capete de kinesinei sunt strâns legate de microtubule, și se îndreptă linkerii gât sunt sub stres mecanic. În mod evident, acest lucru permite conducătorilor să comunice între ele și să coordoneze activitățile lor (de exemplu, ciclul ATPază). Prezența tulpinii indică un cap că celălalt este ferm legată de microtubule. Prin urmare, un cap se poate desprinde în condiții de siguranță de la microtubuli. Din cauza stresului, probabil conduce coordonarea activităților, cu rezultatul care stabilește modul în care trece repede diferitele etape ale ciclului ATPazei.
De exemplu, în cazul în care stresul mecanic care cauzează accelerare semnificativă a eliberării de fosfat, capul sclav nu va fi detașat de la legarea de durată până când capul de conducere microtubule.
dynein Mobilitate, de asemenea, asociate cu modificări conformaționale a crescut, dar schimbările structurale au loc la o distanță mai mare. Kinesin și microtubulilor dynein avans prin pașii 8 nm, echivalentă cu lungimea unui heterodimer tubulinei. Kinesin „prudent“ se deplasează pe protofilamente, pas cu pas de la una la următoarea heterodimerului. Pentru comparație, dynein, atunci când se deplasează la capătul negativ al microtubule, „merge“ ca un pieton pas cu pas accidental între protofilamente.
Mecanismul de mișcare kinesinei le permite să se deplaseze în mod constant de-a lungul microtubuli (de ex., E. Mișcarea lor este extrem de „processivity“). De exemplu, în experimentele in vitro, motoare cu kinesin cu șirag de mărgele de sticlă atașat (care efectuează rol de marfă convenabil) și cuprinzând două capete și capabil să facă sute de mii de pași de-a lungul microtubuli și fără a deconecta de, bile muta o distanță considerabilă. Capacitatea motoarelor kinesin trece de marfă microtubule pe distanțe lungi, datorită faptului că fiecare cap de motor este de aproximativ jumătate din timpul consumat pentru legarea la microtubule, iar activitatea două capete de coordonate în așa fel încât cel puțin una dintre ele este întotdeauna într-un stat obligat . Existența motoarelor, în care unul dintre cele două capete este întotdeauna asociat cu microtubulilor, tipice pentru motoare individuale sau mici de funcționare de grup, de exemplu, veziculele de transport. De lucru pe un astfel de mecanism, acestea sunt capabile să transporte mărfuri pe distanțe lungi.
Există, de asemenea, motoare, în care un cap nu este întotdeauna asociat cu microtubuli. permițându-le cu marfa de repede pierde contactul cu suprafața sa. Motoarele care operează în grupuri mari, cum ar fi cele prezente în flagella, mult mai puțin timp sunt asociate cu forma microtubulilor decât motoarele, care transportă vezicule. O parte a capului poate fi în stare legată și de a genera energie într-o structură care cuprinde dyneins (în flageli). Motoarele au finalizat funcția lor, lăsați rapid microtubuli, astfel încât să nu interfereze cu activitatea pe alte motoare ei activi.
In multe organite celulare muta în două direcții: primele mișcări organite într-o singură direcție de-a lungul microtubuli. apoi se întoarce și se mută în direcția opusă. Aceste organite asociate cu dynein și kinesinele cu grupul. Acest fapt ridică întrebarea, care asigură mișcarea continuă într-o singură direcție? Pentru o explicație a două sensuri de trafic de organite a oferit două modele prezentate în figura de mai jos. Motoarele cu polaritate îndreptate în sens opus pot concura unele cu altele. Ca întotdeauna activă ambele tipuri de motoare, câștigătorul este cel care este capabil să genereze o forță mai mare (ca prezentă într-o cantitate mai mare). Pe de altă parte, activitatea motorie pot fi coordonate, astfel încât un set de ele este oprit și celelalte funcții. Eventual, celula funcționează al doilea mecanism, dar nu este clar modul în care o activitate motorie coordonată pe suprafața veziculelor.