Знание-сила, 2003 № 09 (915) - [26]
Так взаимодействуют при сокращении мышц молекулы актина и миозина. Головка миозина изгибается сцепляется с новым сегментом антик сдвигает его на новое место и вновь изгибается, чтобы продолжать этот процесс снова и снова
Самое удивительное в этой удивительной картине движения «молекулярной гусеницы» состоит в том, что кинезин способен переносить пузырьки с необходимыми клетке химическими веществами только в одном направлении — от центра клетки к ее периферии. Почему так — неизвестно, но дело выглядит так. будто микротрубки имеют какие-то поверхностные особенности, что-то вроде зубчиков пилы, мешающих молекулам кинезина ползти в обратном направлении. Именно молекулам кинезина, потому что молекулы другого из двух главных клеточных молекулярных моторов — динеина — преспокойно движутся по этим микротрубкам в обратном направлении, от периферии к центру Но зато — вы уже, конечно, догадались? — они не могут двигаться от центра к периферии. Эта странность была обнаружена в те же 1980-е годы Ричардом Вэлли. Именно он назвал найденный им белок, молекулы которого везут пузырьки в сторону клеточного ядра, динеином (от греческого dinamis, что означает «сила»).
Последующее изучение показало, что микротрубки действительно имеют встроенную в их блочную конструкцию одностороннюю «направленность» — у них есть «голова» и «хвост», и молекулы кинезина устроены так, что могут двигаться только от «головы» к «хвосту», а молекулы динеина — наоборот. Что остается пока совсем непонятным, это — как пузырьки узнают, на какой поезд им садиться?
Между тем список молекулярных моторов не исчерпывается, как оказалось, и кинезином с динеином. Уже в 1990 году тот же Вэлли открыл еще один тип молекулярного мотора, получивший название «динамина», а к 1995 году было известно уже около десяти различных моторов, каждый из которых переносил свой специфический химический груз для определенных. специфических целей. Сегодня считается, что в клетках действует не меньше полусотни переносящих или передвигающих груз молекул, а если учесть необходимость перемещения многочисленных белков- ферментов по длине генетических молекул ДНК, — то, быть может, и вся сотня. Но все они работают, как уже сказано, по одному и тому же фундаментальному принципу — преобразование химической энергии в энергию изменения формы гибкой молекулы, которая за счет этого изменения оказывается способной хватать и перехватывать («руками» своих химических связей) некое гибкое длинное внутриклеточное волокно и в результате ползти по нему вместе с грузом. Видимо, природа «изобрела» этот принцип давным-давно, еще на заре жизни, во времена одноклеточных организмов и постепенно расширила сферу его применения на все виды внутриклеточных движений.
«Молекулярный мотор» кинезина при помощи которого это молекула переносит по микротрубочкам частицы различных веществ. Ножки молекулы то сдвигаются, то раздвигаются, и так, подобно гусенице, она ползет по микротрубочке
Исследования Берджесса и его коллег, с которых мы начали этот рассказ, важны именно потому, что вскрыли тончайшие детали этого молекулярного движения на примере динеиновых моторов. Изучение этого вида молекулярных моторов продолжалось со времени открытия их Ричардом Вэлли. Постепенно выяснилось, что спектр функций динеина в клетках очень широк, кроме «перевозки грузов» он способен также приводить в ритмическое движение (биение) волоски-реснички в клетках легких (эти биения помогают очищать легкие от попадающей в них пыли и т.п.) и делает возможными энергичные изгибы хвостиков (флагелл) сперматозоидов, которые благодаря этому движутся в половых путях. Кроме того, линеин, как оказалось, способен перемещать различные структуры в самой клетке — мембраны, органеллы, хромосомы и так далее. И нот сейчас, в 2003 году, Берджесс и его группа показали наконец, как именно происходит это изменение формы.
Отличительная особенность этих белков — наличие в их молекулах особой части, именуемой «модулем», расположенной в центре этой структуры.
Как показала группа Берджесса, в тот момент, когда центральная часть молекулы динеина соединяется с «энергетической» молекулой АТФ, происходит нечто вроде натягивания лука — центр динеиновой молекулы выходит вперед, а угол между ее концами уменьшается (как сближаются концы натянутого лука). Затем, после выполненной работы, молекула динеина как бы «распрямляется» — происходит «силовой толчок». Как показали измерения, проведенные на электронных микрофотографиях молекулы до и после «толчка», один конец смещается относительно другого на целых 15 нанометров (приставка «нано» соответствует одной миллиардной). Этот толчок и вызывает движение динеиновой молекулы по микротрубке (или микротрубки относительно нее).
Ну, разве не прав был тот исследователь молекулярных моторон, который назвал их «великолепными машинами»?! Теперь и мы получили возможность убедиться в этом.
Томскому государственному университету — 125 лет
11-12 сентября в Томске прошли торжества, посвященные 125-летию со дня основания Томского государственного университета В 1878 году Высочайшим повелением Александра II здесь был учрежден Императорский Сибирский университет, ставший первым высшим учебным заведением в азиатской части России. Университет был создан и развивался как центр образования, науки, просвещения и культуры национального значения, именно на него была возложена высокая миссия подготовки научно-педагогической и культурной элиты для Сибири и Дальнего Востока.
