Результаты могли помочь ученым точно настроить лекарства, которые управляют микроканальцами, чтобы лечить рак и другие болезни. Rice теоретический биофизик Анатолий Коломейский и постдокторский исследователь Синь Ли сообщила об их результатах в Журнале Физической Химии B.Микроканальцы – цилиндры, сделанные из 13 берегов белка, и являются одним из нескольких компонентов цитоскелета клетки. Моторные белки идут по этим связкам, чтобы поставить грузы различным частям клетки и отказаться от мусора.
Микроканальцы также играют роль в клеточном делении, движении и передаче сигналов.Клетки постоянно строят, уничтожают и восстанавливают эти цилиндры и снова используют молекулярные блоки как Legos. «Одно из самых интересных явлений, связанных с микроканальцами, является этой динамической нестабильностью», сказал Коломейский. «Когда Вы смотрите на них в клетках или в пробирке, они растут и растут, и внезапно начинают сжиматься без любого изменения во внешних условиях. Тогда внезапно они начинают расти снова».
Эта нестабильность важна для клеточных процессов. «Если клетка стабилизируется, она умирает», сказал Коломейский, преподаватель химии и химической и биомолекулярной разработки в Rice. На самом деле он сказал, цель многих наркотиков, что целевые микроканальцы стремятся стабилизировать рост, таким образом, клетка прекратит функционировать, прежде чем это сможет воспроизвести. Это важно в борьбе с раком, сказал он.
Микроканальцы считают постоянными, когда заглавные буквы формируются, чтобы препятствовать тому, чтобы они демонтировали. «Важная вещь, которую мы поняли, состоит в том, что динамика микроканальца – как и когда она приближается к устойчивому состоянию – могла зависеть от начальных условий», сказал Коломейский. «Если Вы начнете с очень длинного семени полимера, займет больше времени достигнуть устойчивого состояния, чем если Вы начнете с очень короткого семени».Семена формируются в организующем микроканалец центре клетки, центросоме.
Берега микроканальца собирают от подъединиц альфы и бета белков тубулина ту форму регуляторы освещенности. Эти регуляторы освещенности каждый связывает две молекулы guanosine трифосфата (GTP). Бета тубулины могут выборочно (и обратимо) позволяют GTP гидролизироваться; они берут воду, чтобы стать guanosine diphosphate (ВВП).Достигая их устойчивого состояния, которое может занять всего 10 секунд, микроканальцы находятся в постоянном потоке – или в состоянии «катастрофы» (сокращение) или в состоянии «спасения» (рост) – пока они не увенчаны.
Dimers с ВВП легко отпадают от берега, но не могут высунуться из середины. Таким образом, когда молекулы GTP в растущем конце не гидролизируются, они эффективно увенчивают берег. GTP «острова» в середине может также остановить происходящую катастрофу и позволить берегу начинать расти снова.
Модели исследователей единственных нитей микроканальца смогли предсказать, когда и как негидролизируемые острова подъединиц формируются.Исследователи посмотрели на семена, которые имеют или весь GTP или все подъединицы ВВП и нашли, что каждый сильно влияет на все фазы роста микроканальца.
Они решили, что, где семя содержало только подъединицы GTP, все возможные конфигурации подъединицы появились во время растущей фазы, и темп катастроф увеличился со временем, как замечено в экспериментах. Противоположное было верно для семян с подъединицами ВВП, для которых темп катастрофы начинался большой и уменьшаемый со временем.Исследование – первый продукт, о котором сообщают, программы, введенной Коломейским и Ли ранее в этом году, чтобы проанализировать цитоскелет, включая актин и другие волокна, от молекулярного уровня, чтобы обнаружить механизмы, которые диктуют его поведение.
Микроканальцы, которые могут быть стабильными в течение многих минут или даже часов, были хорошей первой целью, Коломейский сказал, потому что многие экспериментаторы видели свой рост, стабильность и роспуск как односторонний процесс и были подвергнуты сильному нажиму, чтобы объяснить признаки сокращения по пути.Он сказал, что большинство теоретических расследований микроканальцев только посмотрело на свои устойчивые состояния или предположило, что расстройство микроканальца произошло внезапно. «Надлежащее описание этих явлений должно занять время во внимание», сказал он. «Вы начинаете с маленького полимера, отбирают и видят, как это растет.
Это – то, что мы сделали, и это дало нам первую теоретическую бумагу, чтобы предоставить полностью динамическое описание того, как микроканальцы растут».