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eLife剖析關鍵的馬達蛋白

日期:2014-04-10 08:58:59

 

有絲分裂紡錘體是細胞分裂過程中的核心分子機器,日前加州大學的科學家們,解析了該機器中一個關鍵組分的晶體結構。現在,人們可以在此基礎上進行干涉,阻斷癌癥中不受控制的細胞分裂。相關文章于四月八日發表在eLife雜志上。

 

驅動蛋白5有著出人意料的結構,這一結構為多種癌癥的治療提供了新的機遇,”領導這項研究的助理教授Jawdat Al-Bassam說。“我們的研究填補了一項重要的空白,首次向人們展示了微管纖維相互連接和彼此滑動的分子基礎。”

 

在細胞分裂的過程中,紡錘體的微管負責捕獲染色體,并將其平均分配給兩個子細胞。這一過程的精確調控,對于細胞的正確分裂至關重要。如果這一過程出現故障,就可能導致出生缺陷和發育疾病。對于能夠持續分裂的癌細胞來說,上述過程就更為重要了。

 

驅動蛋白kinesin是一類負責在細胞內運輸物質的馬達蛋白,文章的作者之一Jonathan Scholey教授說。一般來說,這類蛋白的一端具有兩個運動單元,能夠沿著微管“行走”,另一端附載著需要運輸的貨物。

 

大約二十年前,Scholey的實驗室首次純化到了驅動蛋白5,當時它被認為是真菌有絲分裂的必要蛋白。人們發現這種蛋白非常獨特,它兩端都有運動單元,可以連接兩根微管并且使其相互滑動。

 

“現在我們已經認識到,驅動蛋白5在幾乎所有真核細胞中都是有絲分裂所必須的蛋白,”Scholey說。

 

研究人員通過電鏡和X射線晶體衍射,解析了驅動蛋白5的核心結構。他們發現,該蛋白的核心結構由四個綁在一起的長蛋白螺旋組成。“這一結構比我們想象的要復雜得多,”Scholey說。

 

此外,這項研究還揭示了驅動蛋白5獨有的結構域,這些結構域可以被開發成為抗癌藥物的新靶標。研究人員指出,可以通過藥物靶標驅動蛋白5,對細胞分裂失去控制的癌癥進行治療,例如直腸癌。之前已經有一種這樣的藥物進入了III期臨床試驗,但這種藥物最終并未被批準使用,因為它會對其他馬達蛋白造成影響。這項研究所展示的結構,可以幫助人們更精確地靶標驅動蛋白5特有的結構域,而這將是一個重大的進步。

 

驅動蛋白5的結構也可以幫助人們進一步理解這種蛋白的作用機制,Al-Bassam說。“此前我們只有一個微管纖維的滑動理論,而這項研究揭示了更深的層面,有助于在原子水平上理解整個過程,”Scholey說。

 


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