动态电子显微镜:记录atp诱导的肌球蛋白头运动在活肌肌球蛋白丝
肌肉收缩是由肌动蛋白和肌凝蛋白丝之间的相对滑动引起的,这是由肌凝蛋白头部的循环运动加上ATP水解引起的。一般认为,单个肌凝蛋白头M)从肌凝蛋白丝延伸出来,首先以M-ADP-Pi的形式与肌动蛋白丝(A)结合,进行动力冲程,产生单丝滑动,并伴有反应,M-ADP-Pi + A→A-M -ADP-Pi→A-M + ADP + Pi。在Power Stroke完成后,M通过与ATP结合与A分离,并进行恢复Stroke,回到初始位置为:A-M + ATP→A + M-ATP→A-M- adp - pi。然而,atp诱导的肌球蛋白脑卒中仍然是一个争论和推测的问题。
通过使用气体环境室(EC,或水合室),使我们能够在电子显微镜下可视化和记录活生物生物分子的动态结构变化,我们成功地记录了atp诱导的单个肌凝蛋白头部在湿的、活的合成肌凝蛋白细丝中的运动,这些细丝由兔骨骼肌制备(放大,10,000倍)。通过单克隆抗体将直径为20nm的金颗粒贴附到肌球蛋白头的远端区域,对单个肌球蛋白头进行位置标记。用成像板系统(Fuji Photofilm, Tokyo, Japan)记录长丝图像。图1显示了纺锤形合成肌球蛋白细丝的电子显微照片,其中单个肌球蛋白头被金颗粒标记为位置。每个金色颗粒图像由许多深色颗粒组成。我们确定了每个金粒子的质心位置,并以此作为每个肌凝蛋白头部的位置。在不使用ATP的情况下,肌凝蛋白头部位置保持不变。肌凝蛋白丝的纺锤形源于肌凝蛋白分子相对于位于肌凝蛋白丝中间的裸区域的对称排列,肌凝蛋白头极性被逆转,因此肌凝蛋白头功率和恢复中风分别发生在靠近和远离裸区域的地方。
在肌动蛋白丝缺失的情况下,我们将ATP应用于肌凝蛋白头,通过将电流传递到含有ATP的微电极(Sugi等)。美国国家科学学报,105:17396-17401,2008):在图2A中,使用ATP前后单个肌凝蛋白头部的位置分别用开口圆和填充圆(直径,20nm)表示。在ATP的作用下,单个肌凝蛋白头沿肌凝蛋白丝长轴向一个方向移动。如图2B所示,atp诱导的肌球蛋白头部运动的平均振幅为~6nm。ATP完全耗尽后,单个肌凝蛋白头部恢复到初始位置。在肌凝蛋白丝中间的裸区两侧,肌凝蛋白头向外移动,而不是向裸区移动,这表明,在肌动蛋白丝缺失的情况下,肌凝蛋白头表现出与力量冲程相反方向的恢复冲程。这一发现表明肌凝蛋白头可以在不受肌动蛋白丝引导的情况下决定其运动方向。最后,我们强调,我们创造的动态电子显微镜是一个强大的工具,在生物学和医学的研究领域开辟了新的视野。官方manbetx手机版
Haruo日本雪松
日本东京帝京大学医学院生理学系
出版
利用水化室直接演示水溶液中肌肉粗丝的过桥恢复卒中。
Sugi H, Minoda H, Inayoshi Y, Yumoto F, Miyakawa T, Miyauchi Y, Tanokura M, Akimoto T, Kobayashi T, Chaen S,杉浦S
中国科学院学报2008年11月11日
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