მფრინავი სიარული: რა ემართება ცილებს ცოცხალ უჯრედში

2024 ავტორი: Seth Attwood | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-16 16:09

ბევრს არც კი ეპარება ეჭვი, რამდენად საოცარი პროცესები მიმდინარეობს ჩვენში. მე გთავაზობთ უფრო შორს გადახედოთ მიკროსკოპულ სამყაროს, რომლის ნახვა მხოლოდ უახლესი ახალი თაობის ელექტრონული მიკროსკოპების გამოჩენით მოახერხეთ.

ჯერ კიდევ 2007 წელს იაპონელმა მკვლევარებმა შეძლეს მიკროსკოპის ქვეშ დააკვირდნენ ცოცხალი უჯრედის ერთ-ერთი „მოლეკულური ძრავის“მუშაობას - მოსიარულე ცილა მიოზინ V-ს, რომელსაც შეუძლია აქტიურად გადაადგილდეს აქტინის ბოჭკოების გასწვრივ და გადაათრიოს მასზე მიმაგრებული წონა. მიოზინის V-ის ყოველი ნაბიჯი იწყება იმით, რომ მისი ერთ-ერთი "ფეხი" (უკან) გამოყოფილია აქტინის ძაფისგან. შემდეგ მეორე ფეხი წინ იხრება, პირველი კი თავისუფლად ბრუნავს მოლეკულის ფეხებთან დამაკავშირებელ „ჰინგზე“, სანამ შემთხვევით არ შეეხო აქტინის ძაფს. პირველი ფეხის ქაოტური მოძრაობის საბოლოო შედეგი გამოდის მკაცრად განსაზღვრული მეორის ფიქსირებული პოზიციის გამო.

მოდით გავიგოთ მეტი ამის შესახებ …

… კინესინი ასე დადის

ცოცხალი ორგანიზმების მიერ შესრულებული ნებისმიერი აქტიური მოძრაობა (ქრომოსომების მოძრაობიდან უჯრედის გაყოფის დროს კუნთების შეკუმშვამდე) ეფუძნება "მოლეკულური ძრავების" მუშაობას - ცილის კომპლექსებს, რომელთა ნაწილებს შეუძლიათ გადაადგილება ერთმანეთთან შედარებით. უმაღლეს ორგანიზმებში მოლეკულური ძრავებიდან ყველაზე მნიშვნელოვანია სხვადასხვა ტიპის მიოზინის მოლეკულები (I, II, III და ა.შ., XVII-მდე), რომლებსაც შეუძლიათ აქტიური მოძრაობა აქტინის ბოჭკოების გასწვრივ.

ბევრი „მოლეკულური ძრავა“, მათ შორის მიოზინი V, იყენებს ფეხით მოძრაობის პრინციპს. ისინი მოძრაობენ დაახლოებით იმავე სიგრძის დისკრეტულ ნაბიჯებით და მონაცვლეობით მოლეკულის ორი „ფეხიდან“ერთი ან მეორე წინ არის. თუმცა, ამ პროცესის ბევრი დეტალი გაურკვეველი რჩება.

ტოკიოს ვასედას უნივერსიტეტის ფიზიკის დეპარტამენტის მკვლევარებმა შეიმუშავეს ტექნიკა, რომელიც საშუალებას გაძლევთ რეალურ დროში დააკვირდეთ მიოზინ V-ს მუშაობას მიკროსკოპის ქვეშ. ამისათვის მათ ააშენეს მოდიფიცირებული მიოზინი V, რომელშიც ფეხის ლილვები აქვს ტუბულინის მიკროტუბულებს მყარად „შეკვრის“თვისება.

მოდიფიცირებული მიოზინის V-ის ხსნარში მიკროტუბულების ფრაგმენტების დამატებით, მეცნიერებმა მიიღეს რამდენიმე კომპლექსი, რომლებშიც მიკროტუბულის ნაჭერი მიოსინ V-ის მხოლოდ ერთ ფეხს ეკვროდა, მეორე კი თავისუფალი რჩებოდა. ამ კომპლექსებმა შეინარჩუნეს აქტინის ბოჭკოების გასწვრივ "სიარულის" უნარი და მათი მოძრაობები შეინიშნებოდა, რადგან მიკროტუბულების ფრაგმენტები ბევრად აღემატება თავად მიოსინს და, უფრო მეტიც, მათ ეტიკეტები ჰქონდათ ფლუორესცენტური ეტიკეტებით. ამ შემთხვევაში გამოყენებული იქნა ორი ექსპერიმენტული დიზაინი: ერთ შემთხვევაში, აქტინის ბოჭკო დაფიქსირდა სივრცეში და დაკვირვება ხდებოდა მიკროტუბულის ფრაგმენტის მოძრაობაზე, მეორეში კი მიკროტუბულის დაფიქსირება და მოძრაობა. დაფიქსირდა აქტინის ბოჭკოს ფრაგმენტი.

შედეგად, მიოზინ V-ის „სიარული“ძალიან დეტალურად იქნა შესწავლილი (იხ. პირველი სურათი). ყოველი ნაბიჯი იწყება მიოზინის „უკანა“ფეხით, რომელიც გამოეყოფა აქტინის ბოჭკოს. შემდეგ ის ფეხი, რომელიც რჩება ბოჭკოზე მიმაგრებული, მკვეთრად იხრება წინ. სწორედ ამ მომენტში ხდება ენერგიის მოხმარება (ATP ჰიდროლიზი ხდება). ამის შემდეგ, "თავისუფალი" ფეხი (ფიგურებში მწვანე) იწყებს ქაოტურად დაკიდებას სამაგრზე. ეს სხვა არაფერია თუ არა ბრაუნის მოძრაობა. ამავდროულად, სხვათა შორის, მეცნიერებმა პირველად შეძლეს ეჩვენებინათ, რომ მიოზინ V-ის ფეხების დამაკავშირებელი საკიდი საერთოდ არ ზღუდავს მათ მოძრაობებს. ადრე თუ გვიან, მწვანე ფეხი ეხება აქტინის ძაფის ბოლოს და მიემაგრება მას. ადგილი, სადაც ის მიემაგრება სიმს (და, შესაბამისად, ნაბიჯის სიგრძე) მთლიანად განისაზღვრება ლურჯი ფეხის ფიქსირებული დახრილობით.

ექსპერიმენტში აქტინის ძაფის ძიებას მიოზინ V-ის თავისუფალი ფეხით რამდენიმე წამი დასჭირდა; ცოცხალ უჯრედში ეს, როგორც ჩანს, უფრო სწრაფად ხდება, რადგან იქ მიოზინი დადის ფეხებზე სიმძიმის გარეშე. წონები - მაგალითად, მემბრანებით გარშემორტყმული უჯრედშიდა ვეზიკულები - მიმაგრებულია არა ფეხებზე, არამედ მოლეკულის იმ ნაწილზე, რომელიც ფიგურაში "კუდის" სახით არის გამოსახული.