Molekularer Motor, der Oktopus-Tentakeln ähnelt und in Zellen gefunden wurde

Biophysiker aus Deutschland und Indien haben ein neues molekulares System entdeckt, das eine Alternative nutzt

chemische Energie und nutzt einen neuen Mechanismusmechanische Arbeit verrichten. Durch wiederholtes Zusammenziehen und Ausdehnen funktioniert der aus zwei Komponenten bestehende „Motor“ ähnlich wie ein klassischer Stirlingmotor und trägt dazu bei, die Ladung auf membrangebundene Organellen zu verteilen.

Zellen haben eine erstaunliche FähigkeitOrganisieren Sie Ihren Innenraum ordentlich mit winzigen Proteinmechanismen, die als Molekularmotoren bezeichnet werden und gerichtete Bewegungen erzeugen. Die meisten von ihnen verwenden zum Laufen einen gewöhnlichen Brennstoff, eine Art chemische Energie, Adenosintriphosphorsäure (ATP).

In ihrer Studie untersuchten die Wissenschaftler das Molekulareein Motor, der aus zwei Proteinen besteht, EEA1 und Rab5. Diese filamentösen EEA1-Proteine ​​können in der Vesikelmembran vorhandenes Rab5 erkennen und daran binden. Die Bindung sendet eine Nachricht entlang der länglichen Struktur des fadenförmigen Proteins und erhöht dadurch seine Flexibilität, ähnlich wie das Kochen Spaghetti weicher macht. Diese Änderung der Flexibilität erzeugt eine Kraft, die das Vesikel zur Zielmembran zieht, wo Docking und Fusion stattfinden.

Untersuchung der Arbeit dieses Proteinmechanismus mit Hilfe vonUnter Verwendung von Laserscanning- und Lichtmikroskopen zeigten die Forscher, dass das EEA1-Protein mehrere Zyklen des Übergangs von starr zu flexibel und wieder zurück durchlaufen kann, allein aufgrund der chemischen Energie, die freigesetzt wird, wenn es mit Rab5 interagiert, ohne die Verwendung von ATP.

Forscher haben ein neues physikalisches Modell entwickeltum die Beziehung zwischen chemischen und mechanischen Schritten in einem molekularen Motor zu beschreiben. Sie konnten auch die thermodynamische Effizienz des Systems berechnen, die mit klassischen ATP-getriebenen Motorproteinen vergleichbar ist.

Dies ist eine neue Klasse molekularer Motoren!Es bewegt sich nicht wie ein Kinesin-Motor, der Fracht durch Mikrotubuli transportiert, sondern arbeitet, indem es an Ort und Stelle bleibt. Es sieht ein bisschen aus wie die Tentakel eines Oktopus.

Stefan Grill, Co-Autor der Studie vom Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik der Max-Planck-Gesellschaft und der Technischen Universität Dresden

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Auf dem Titelbild: Abbildung eines Zweikomponenten-Molekularmotors. Bild: MPI-CBG