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可视化图像揭示了肌肉蛋白质节省能量的巧妙方式

由近100,000个电子显微镜图像形成的可视化图像揭示了参与肌肉活动的蛋白质自行关闭以节省能量的巧妙方式。

这种蛋白质称为肌球蛋白,由于它与其他蛋白质和能量分子相互作用以产生力和运动的方式而被称为分子马达。它在肌纤维内部发现,在那里形成由数百个单独的肌球蛋白分子组成的长的肌球蛋白丝。

当肌肉活动停止时,形成肌球蛋白细丝的过程将逆转:细丝解耦并返回单个肌球蛋白分子状态。

由英国利兹大学和美国东卡罗来纳大学的科学家开发的可视化显示了分子结构的变化。它可以折叠并变得更紧凑,这意味着它可以更轻松地移动到单元格中下一个需要的位置。肌球蛋白的单个分子很大-由“头”和“尾”组成。当处于活跃状态时,分子的尾部会聚在一起形成纤维肌球蛋白丝。细丝中的头部与另一种称为肌动蛋白的蛋白质结合,产生肌肉收缩。

通过梳理96,000张电子显微镜图像,科学家们能够以前所未有的细节了解该分子如何采用无活性形式。每个分子的尾部围绕头部缠绕,并通过关键的分子相互作用锁定在适当的位置。该过程关闭了它的活性,使分子更容易被募集到下一个需要的地方。

来自利兹市阿斯特伯里结构分子生物学中心的米歇尔·佩克汉姆教授对研究进行了监督。通过释放一个简单的钩子来展开。

“紧凑的折叠肌球蛋白还可以更容易地通过人群运输到需要的地方。”

数十年来,科学家一直意识到肌球蛋白在肌肉活动中的作用。但是直到现在,他们还不清楚这种非活性状态是如何形成的,或者如何高度控制它的形成。

该研究对理解疾病意味着什么?

肌球蛋白的基因突变与某些疾病有关。

佩克汉姆教授解释说:“肌肉肌球蛋白的突变会引起多种肌肉疾病。我们对肌球蛋白的结构及其功能方式的研究有助于解释蛋白质的突变或缺陷如何引起疾病。这为可能性开辟了大门。科学家可以开发治疗方法来确保肌球蛋白正常运行。”

利兹大学阿斯特伯里结构分子生物学中心是一个跨学科研究小组,由生物学家,物理学家和化学家组成,以研究生命的分子基础。主要的研究主题之一是了解蛋白质折叠的过程。

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