[SciScape] 分子馬達的最新研究
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SciScape 新聞 (http://leos.bu.edu/)
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[Aug 30, 00] 分子馬達的最新研究
杜克大學醫學中心與日本東北大學的科學家發現兩種單一氨機酸的轉變，即可改變分子馬達的行進方向，並以此製造了第一個雙向分子馬達。
此類分子馬達其實是一種蛋白質。這種馬達沿著微小管(microtubule)移動, 以在細胞內運輸小囊胞(vesicles)或在細胞分裂時聚集並運送染色體。大多數分子馬達會朝向微小管的快速增長端移動，僅少數會往反方向移動。在此之前，藉由這種機制移動的分子馬達都只能朝單一方向行進。
這類分子馬達的故障可能導致細胞分裂時染色體不正常的分布, 而造成疾病如唐氏症(Down syndrome)。經由了解馬達的運作機制，以及它們如何安排染色體、引導細胞進行細胞分裂等，研究者希望能夠了解病因並預防疾病的產生。
杜克的Syaryn Endow，同時也是Ncd氨機酸的發現者表示，改變分子馬達裡的這個氨機酸，馬達的行為會有令人驚訝的改變。以Endow為首的研究論文，業已發表在這期的自然雜誌[1]。至於馬達的方向性是如何決定的，則仍是尚待解決的大問題。
Ncd馬達是由頸部連接一長條狀的柄到束狀馬達核心。由於蛋白質的摺疊，處於Ncd頸部的一氨機酸可能接觸到另一個位於馬達核心的氨機酸。研究者發現，改變這個特定的頸部氨機酸會造成Ncd往不同方向移動。更令他們驚訝的是，改變馬達核心裡接觸到頸氨機酸的那個氨機酸，一樣可以改變馬達的運動方向。突變後的Ncd馬達則不具特定運動方向。
Endow製造突變的Ncd蛋白質馬達。馬達的功能則由他的同仁，日本東北大學的生物物理學家，Hideo Higuchi，加以測試及分析。Higuchi應用雷射顯微術抓住微小的塑膠球，這個塑膠球上則黏著這些分子馬達。當馬達開始移動，也就是，當蛋白質改變形狀，小球便開始移動，並且放大馬達的微小運動。經由應用這個技術及分析結果數據，Higuchi能夠偵測到馬達如何沿著微小管移動。
分析顯示，正常的Ncd馬達只朝著微管的負端移動，並且以向右螺旋的方式繞著微小管 前進。突變後的Ncd，則可朝正端或負端前進，並且可向左或向右旋轉。
現在Endow正計劃進一步研究在生物體內，是何種原因造成Ncd的二向性。Ncd是組成紡錘體(spindle)的必需結構。而紡錘體則是在細胞分裂，尤其是在製造卵細胞時，扮演著分離染色體的關鍵角色。Endow將要放置頸部突變的Ncd回果蠅(當初Ncd是在果蠅裏找到的)，來看看到底是何種因素造就馬達的雙向性。
原文註：本文改編自杜克大學醫學中心對外發布新聞。您若希望引用文章中的任何部分，請註明杜克大學醫學中心為資料原始出處。
[1] Sharyn A. Endow & Hideo Higuchi, A mutant of the motor protine kinesin that moves in both directions on microtubules, Nature Vol. 406, 913-916 (2000)
--摘譯自:
Science Daily Magazine: Single Amino Acid Mutation Dramatically Alters Direction Of A Molecular "Motor" (8/24/00)
<http://www.sciencedaily.com/releases/2000/08/000824081634.htm>
--相關連結:
杜克大學醫學中心
<http://www.mc.duke.edu/>
-- 責任編輯: MSC <mc24@duke.edu>
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