Как молекулярные моторы удерживаются на скользких клеточных мембранах
Клетки используют молекулярные моторы и актиновые филаменты цитоскелета для перемещения грузов. Ключевая проблема: как моторы (белок миозин-1) удерживаются на гибких и скользких липидных мембранах, чтобы тянуть их.
Исследователи из Вустерского политехнического института и Университета Пенсильвании объединили эксперименты и компьютерное моделирование, чтобы ответить на этот вопрос. Их работа опубликована в Scientific Reports.
Эксперимент и модель
- Учёные закрепили молекулы миозина-1 на актиновом филаменте, а их "хвосты" поместили на липидную сферу.
- С помощью оптической ловушки филамент двигали, измеряя силу, которую миозин-1 прикладывает к сфере.
- Эти данные использовали для создания вычислительной модели взаимодействия миозина-1 с мембраной.
Ключевые выводы
- Одна молекула миозина-1, удерживающая одну липидную молекулу, не может создать достаточное усилие для эффективного воздействия на мембрану.
- Для этого требуется совместная работа от 69 до 124 молекул миозина-1, прикреплённых к одному актиновому филаменту.
- Молекулы миозина-1 проскальзывают по липидной поверхности с разной скоростью. Когда некоторые находят участок, за который легче зацепиться, другие мигрируют туда и удерживаются коллективно — подобно команде в перетягивании каната, которая группируется на удобном участке верёвки.
- Медленно скользящие миозины помогают быстрее скользящим, давая им время переместиться в область с лучшим сцеплением.
Это исследование раскрывает базовый физический механизм, лежащий в основе многих клеточных процессов: транспорта грузов, секреции белков и деления клеток. Полученные данные создают основу для изучения того, как миозин-1 генерирует силу при присоединении к реальному клеточному грузу.