三种蛋白质交互调整细胞运动

一个人类细胞充斥着许多100000种不同的蛋白质。肌动蛋白是一种最丰富的和必要的。这种蛋白质形式成细丝,帮助细胞的骨架,给他们的形状。肌动蛋白丝伸长,他们的工作就像肌肉,推的内膜细胞它向前移动。

其他三个已知蛋白质肌动蛋白的活动。一类蛋白质组装单个肌动蛋白分子到肌动蛋白丝,另一个导致丝停止生长和第三拆卸细丝。

然而,埃默里大学的生物物理学家发现了一种更为复杂和微妙的对这三个蛋白肌动蛋白动力学影响。自然通讯发表的研究结果,说明这些蛋白质有时从独唱或合唱行为转向执行三人,让他们调整肌动蛋白丝的活动。

发现打开另一个窗口到细胞运动的动力,这是关键流程从干细胞分化和伤口愈合的疾病,如癌症。

“我们发现,虽然这三个蛋白做一件事在自己的工作时,他们做一个完全不同的事情,当其他两种蛋白质加入他们,”说沙Shekhar,埃默里物理和细胞生物学助理教授,这项研究的资深作者。“它变得非常复杂,非常快。”

“没有人看着所有这些蛋白质相互作用的肌动蛋白,”海蒂乌尔里希补充道,co-first这项研究的作者和艾莫利大学博士生在生物化学,细胞和发育生物学。“我们的论文是第一个报告的所有三个占据相同的倒钩的肌动蛋白丝。”

乌尔里希密切合作项目与Ignas Gaska,博士后在Shekkhar实验室是谁co-first该论文的作者之一。

基于先前的研究

研究如何在肌动蛋白蛋白质单独行动相对良好。

聚合酶蛋白,如甲酸精、驱动器伸长的肌动蛋白。甲酸精职位本身的一个肌动蛋白丝,抓取到自由浮动的肌动蛋白分子和堆起来一个接一个地保持增长。

解聚酶蛋白,如twinfilin,另一类影响肌动蛋白的蛋白质。Twinfilin作品像一个线头辊,绑定的灯丝,剥一个分子。Twinfilin可以重复这个过程完全分解肌动蛋白丝。

蛋白质被称为封口机可以停止伸长和拆卸的细丝。封口机高度的一个肌动蛋白丝,覆盖它像一顶帽子,阻止其他蛋白质的活动。

这些知识被隔离了一个蛋白质研究它如何影响肌动蛋白。最近的研究也表明同时twinfilin和限制蛋白质之间的相互作用。

一种新方法使用先进技术

在目前的研究中,研究人员想探索是否形成,twinfilin和限制蛋白质可能所有三个肌动蛋白上同时行动。

“肌动蛋白丝结束是非常小,只有5纳米,“Shekhar解释道。“一个想法是,只是没有足够的房地产三种蛋白质可以工作在一个肌动蛋白丝。”

的Shekhar实验室是世界上仅有的少数使用的高度专业化技术microfluidics-assisted全内反射荧光显微镜(mf-TIRF)来研究肌动蛋白细胞骨架重塑本身。

细胞是挤满了成千上万的蛋白质移动,执行不同的功能,使它不可能追踪他们。感兴趣的研究人员必须分离的蛋白质和研究它们以外的细胞系统,通过引入到微流体系统显微镜幻灯片上。

mf-TIRF技术允许Shekhar实验室荧光orb附加到单个蛋白质分子,研究人员可以更好地通过显微镜观察这些分子在做什么。

在实验中,研究人员标记肌动蛋白分子,甲酸精,twinfilin和限制发射荧光的蛋白质有四个不同的颜色。然后介绍了肌动蛋白微流控系统,添加其他蛋白质。

建立一个新范式

结果吓了一跳。

twinfilin时,蛋白质的分解一个肌动蛋白丝,添加的形成和限制蛋白质,twinfilin实际上致力于加快纤维伸长的过程。

“这是违反直觉的,很酷,”乌尔里希说。“做科学得到惊讶。”

Twinfilin独自不可能加入甲酸精的肌动蛋白丝。然而,当限制蛋白质也在场,所有三个可以同时一起工作在小肌动蛋白丝表面。

Shekhar比较的影响这三个蛋白共同努力的旋钮,允许更精确的控制过程。

“我们的研究建立一个新范式的三种蛋白质协同工作来调整或快或慢肌动蛋白细丝是如何形成的,”他说。

三个蛋白与肌动蛋白相互作用的动力学是分离的复杂神秘的基础细胞如何正常运转,当出现错误。

“我们积累知识,一步一步,研究研究中,动态的细胞内部发生了什么,”乌尔里希说。

参考:乌尔里希H, Gaska我Shekhar美国twinfilin多组分调节肌动蛋白的最终组装,形成和限制蛋白质。Nat Commun。2023;14 (1):3981。doi:10.1038 / s41467 - 023 - 39655 - 3

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