俄勒岡州科瓦利斯 - 俄勒岡州立大學的研究人員解決了一個關於分子馬達設計的長期難題，為新的癌症療法鋪平了路線。
研究結果今天發表在Current Biology上。
該研究涉及驅動蛋白：微小的，基於蛋白質的馬達，與細胞內的微管相互作用。電動機將化學能轉化為機械能，以產生維持生命所需的定向運動和力。
微管是微觀管狀結構，具有兩個不同的末端：快速生長的加端和緩慢生長的負端。微管有助於構成細胞的骨架。
大多數驅動蛋白僅與一個微管相互作用，但驅動蛋白的一個亞組稱為驅動蛋白-14s優先與兩個不同的微管結合：一個帶有蛋白質的腳，一個帶有尾巴。
科學家對驅動這種偏好的原因知之甚少，但俄勒岡州立大學科學院的研究人員發現，一些驅動蛋白14具有硬而不是柔韌的腰部，將腳與尾巴分開 - 這就是這些運動蛋白更喜歡雙微管的原因。跟蹤。
這一發現非常重要，因為某些癌細胞依賴驅動蛋白-14來增殖，現在有辦法阻止這些細胞：使用那些使腰部變得更有彈性的藥物，從而使分子馬達停止並殺死細胞。
該研究的相應作者，俄勒岡州立大學物理學助理教授邱偉巨集說：「Kinesin-14s有助於組裝一個稱為紡錘體的橢圓形上層結構。」 「紡錘體的功能是確保在細胞分裂過程中染色體在子細胞之間準確分離。」
邱和河南大學理學院和中國南開大學以及密歇根大學的合作者從兩個來源看到了驅動蛋白-14s：真菌和果蠅。
「我們切開腰部以插入一個靈活的多肽接頭，」邱說。
結果是戲劇性的。真菌驅動蛋白-14馬達改變了方向，朝著微管的負端而不是正端移動，並且蒼蠅的驅動蛋白-14馬達從非進行性轉移 - 即，它只會向一個方向移動，然後是另一個 - 也是一種過程性的，負極端的電動機。
但果蠅驅動蛋白-14與兩個微管結合的能力因腰部柔韌而不是僵硬而嚴重受損。
「通過進化的自然在運動蛋白的設計方面提出了一個非凡的計劃，」邱說。「大多數驅動蛋白-14馬達在主軸內部起作用，需要與兩個不同的微管相互作用而不是一個。我們的研究表明，為了滿足這種功能需求，這些驅動蛋白14已發展成具有剛性的中間部分。」
通過藥物乾預改變這種設計會殺死依賴驅動蛋白-14擴散的癌細胞。
「我們的結果意味著一種新的治療方法，即針對運動蛋白的腰部區域，」邱說。「如果驅動蛋白-14馬達可以像體操運動員一樣在腰部彎曲，那麼它與兩個微管相互作用的能力就會喪失，它的功能就會喪失。現在可以識別藥物來改變腰部區域的剛性。」
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