Cells Transportmaterialien Zusammen Beengt interzelluläre " Highways " Und Ausfall des Systems kann zu den neurodegenerativen Erkrankungen und Krebs führen

Das Innere einer Tierzelle ist wie eine kleine Stadt , mit Fabriken - Organellen genannt - bis zur Fertigung, Stromerzeugung , Abfallbehandlung und andere Lebensfunktionen gewidmet . Ein Netzwerk von interzellulären " Autobahnen ", rief Mikrotubuli ermöglicht biomolekularen Komplexen , Produkte und anderer Ladung , rasch über die Zelle zu bewegen, um diese lebenswichtige Maschinen Brummen zu halten. Ein neues Papier online veröffentlicht in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Scienceswirft ein neues Licht auf , wie Zellen es schaffen, Verkehr reibungslos an dieser viel befahrenen Verkehrsnetz , die entscheidend für das Überleben der Zellen und deren Ausfall zu einer Vielzahl von Krankheiten, einschließlich Alzheimer und Krebs führen ist fließend.

Die Studie, die "Motor Transport von selbstorganisierten Ladungen in überfüllten Umgebungen " * durch Jennifer Ross , Assistant Professor für Physik an der Universität von Massachusetts in Amherst , Erkan Tüzel , Assistant Professor für Physik an der Worcester Polytechnic Institute (WPI ) als Co-Autor , und Leslie Conway und Derek Wood, Doktoranden der Physik an UMass Amherst . Es wird untersucht , wie Proteine, so genannte Motoren ( die Lastwagen der interzellulären Transportnetz ) zusammenarbeiten, um Staus zu minimieren und die Entfernung von Ladungen gereist.

In der Studie , die Forscher Quantenpunkte ( nanometergroße Halbleiter, die hell reflektieren in Mikroskopiebilder ) als Fracht . Im Labor , befestigt sie die winzigen Ladungen des einzelnen Motorproteine ​​und erlaubt jene Proteine ​​zu einer Mikrotubuli befestigen dann . Motor -Proteine ​​sind in der Lage, " gehen " entlang von Mikrotubuli durch Befestigen und Lösen Teile ihrer Struktur an die Mikrotubuli , ähnlich wie die Übergabe - Handbewegung einer Person ein Seil steigt . Die Forscher beobachteten , wie die Quantenpunkte bewegt entlang der Mikrotubuli , wie sie erstellt immer mehr Verkehr durch Zugabe von immer mehr Motorproteine ​​an die Autobahnen dieser vereinfachten Transportsystem .

Sie fanden heraus, dass die Punkte bewegt sich langsamer als der Verkehr erhöht , sondern dass sie in der Lage, weiter , bevor er losgelöst von der Mikrotubuli reisen konnten . Sie beobachteten auch die Pausen der Quantenpunkte , wobei die Anzahl der Pausen zu, aber die Länge der Pausen ab, da die Konzentration des Motor-Proteine ​​erhöht. Die Autoren vermuten, dass die Konzentration von Motorproteinen erhöht , einige von ihnen wurden zu jedem Quantenpunkt gebunden. Ähnlich wie LKW fahren Seite an Seite nach unten ein mehrspurigen Autobahn, die Motorproteine ​​wahrscheinlich wurde zu unterschiedlichen Protofilamenten entlang der Mikrotubuli gebunden ( Mikrotubuli sind von 13 zu einem Hohlrohr angeordnet parallel Protofilamenten gemacht ) .

Als Einzelproteinangetroffen ein Hindernis (eine andere Motor-Protein , zum Beispiel) , würde die Bewegung des Punkt pausieren , bis die von den anderen Proteinen der Punkt befestigt ausgeübte Kraft verursacht sie losgelöst vom Protein blockiert wird. Je größer die Anzahl von Proteinen Ziehen des Punktes entlang der Mikrotubuli , desto größer ist die Kraft auf sie wirkt und die schneller wäre es lösen sich blockierten Proteinen ( und somit der kürzere Pausen in seiner Vorwärtsbewegung ).

Auf diese Weise waren Motorproteine ​​in der Lage, zusammen, um die Fracht um Straßensperren zu bewegen und Fracht an die Mikrotubuli gebunden trotz starkem Verkehr zu halten , sagt Tüzel . "Das ist die erste Studie, die wirklich auf den Betrieb des intrazellulären Transportsystem aussehen füllt Bedingungen, die typisch für die lebenden Zellen sind ", betonte er .

"Es ist wichtig zu verstehen, wie dieses System funktioniert und was kann es nicht richtig funktionieren zu halten, weil es von entscheidender Bedeutung für das Überleben aller tierischen Zellen und Motorproteine ​​, die viele grundlegende biologische Prozesse wie Zellteilung, möglich zu machen, " fügt er hinzu. " Wenn der Transportmechanismus nicht mehr ordnungsgemäß arbeiten , kann es zu einer Vielzahl von Krankheiten führen , einschließlich neurodegenerativer Erkrankungen wie Chorea Huntington und Alzheimer, und Krebs. "