Кинезины игнорируют слабые силы при переносе тяжелых грузов

Теоретическое исследование, проведенное под руководством постдока Университета Райса Цянь Вана и опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, раскрывает механизмы работы кинезинов — моторных белков, переносящих грузы внутри клеток.

Ключевые выводы:

• Кинезины слабо восприимчивы к малым и средним внешним силам и продолжают движение, преодолевая сопротивление, вплоть до очень сильного противодействия.
• Кинезины в команде эффективно кооперируют только находясь в близкой (менее 48 нанометров) близости и тянут груз в одном направлении.
• Если ведомый кинезин находится дальше 48 нм, ведущий кинезин несет более 90% нагрузки, практически не ощущая помощи от коллеги.

Механизм работы:

Кинезины преобразуют химическую энергию АТФ (аденозинтрифосфата) в механическое движение. Каждый кинезин имеет две «головки», каждая из которых содержит два сайта связывания: для движения по микротрубочкам и для связывания АТФ.

Компьютерное моделирование показало, что ведущий кинезин в первую очередь реагирует на натяжение от самого груза. Это натяжение передается через шейный линкер (связующее звено) и запускает «переключатель», который влияет на сайты связывания АТФ и, следовательно, на скорость движения. Ведомый кинезин, находящийся слишком далеко, не чувствует этого натяжения и не может эффективно подключиться к работе.

«Когда мотор движется, шейный линкер натягивается, — поясняет соавтор работы, биофизик Хосе Онучик. — Если этот линкер не натянут, мотор теряет скорость, потому что не может принять решение самостоятельно. Это соревнование между натяжением и связыванием с микротрубочкой необходимо для обеспечения процессивности этого мотора».

Значение исследования:

• Дефектные или недостаточные кинезины связаны с такими заболеваниями, как болезнь Шарко-Мари-Тута и некоторые болезни почек.
• Исследование дает первую детальную молекулярную картину реакции кинезинов на внешние силы.
• Эта базовая модель позволит в будущем изучать более сложные моторные белки, такие как динеины, которые перемещают грузы к центру клетки.