Как слабый белок делает мышцы сильными

Индийские ученые из Института фундаментальных исследований Тата раскрыли загадку движения всех живых существ.

Удивительно, но за все движения живых организмов, начиная от взмаха крыльев комара и попытки отследить его взглядом и прихлопнуть, зависят от одного моторного белка динеина. Миллионы "белков-двигателей" порождают сокращение мышцы и обеспечивают важнейшую функцию сложных организмов – двигательную.

Главная загадка в том, что сам по себе динеин – это слабый и неэффективный движитель, который, тем не менее, должен генерировать большую силу в различных биологических процессах. Почему же природа сделала этот нелогичным выбор: выбрала динеин, а не более эффективные и мощные аналоги, например кинезин.

Рисунок эксперимента индийских ученых. Динеины пытаются вытащить фагосому из лазерной ловушки

Индийские ученые решили, наконец, раскрыть эту загадку и провели эксперимент по изучению функционирования динеина. Для этого на крошечном участке живой клетки мыши сосредоточили лазерный луч. Мелкие частицы внутри клетки попадали в луч, а молекулы динеина пытались вытягивать эти частицы из лазерной ловушки. В итоге удалось изучить принципы работы моторных белков.

Оказалось, что "сбитые в кучу" динеины равномерно распределяют нагрузку: каждая молекула тянет сильнее или слабее, в зависимости от нагрузки. Такая природная "коробка передач" позволяет генерировать большие силы при минимальном расходе энергии. Примечательно, что группы, состоящие из кинезина, не могут согласовывать свою работу и совместно показывают меньшую силу, чем более слабые по отдельности динеины.

Открытие ученых из Института фундаментальных исследований Тата не только раскрывает одну из ключевых тайн наших мышц, но и может пригодиться для разработки их искусственных аналогов.