细胞的电动机运行情况如何？

日本-从手臂的肌肉到将这些信号传输到大脑的神经元的任何形式的大小运动，都依赖于我们称之为分子马达的大量蛋白质。

从根本上说，分子马达是将化学能转化为机械运动的蛋白质，并且根据其任务具有不同的功能。然而，由于它们是如此之小，因此人们对这些分子如何相互配合的确切机理了解甚少。

京都大学工程学院发表在《科学进展》上，发现两种类型的“驱动蛋白”（一种分子运动）具有不同的配位性质。与国家信息和通信技术研究所（NICT）合作，这项发现得以实现，这要归功于该团队开发了一种新工具，该工具可以将单个电动机停放在平台上，比单个单元小数千倍。

第一作者Taikopaul Kaneko解释说：“激肽是一种运动蛋白，参与细胞分裂，肌肉收缩和鞭毛运动等动作。它们沿着称为微管的这些长蛋白丝移动。” “在体内，驱动蛋白作为一个团队在细胞内转运大分子，或使细胞自身移动。”

为了密切观察协调关系，研究小组构造了一种装置，该装置由直径为50纳米，间距为200至1000纳米的金纳米柱阵列组成。作为参考，皮肤细胞的直径约为30微米或30,000纳米。

Kaneko继续说道：“然后，我们将这种阵列与自组装单层膜或SAM结合在一起，后者将单个驱动蛋白分子固定在每个纳米柱上。” “这种运动蛋白的’纳米模式’方法使我们能够控制驱动蛋白的数量和间隔，从而使我们能够准确地计算出它们如何运输微管。”

研究小组评估了两种驱动蛋白：驱动蛋白1和驱动蛋白14，它们分别参与细胞间转运和细胞分裂。他们的结果表明，在驱动蛋白1的情况下，分子的数量和间隔都不会改变微管的转运速度。

相反，驱动蛋白14随细丝上马达数量的增加而降低了运输速度，但随着马达间距的增加而增加。结果表明，虽然kinesin-1分子独立工作，但kinesin-14彼此相互作用以调节运输速度。

带领该团队的Ryuji Yokokawa对结果感到惊讶，“在开始这项研究之前，我们认为更多的电动机可以带来更快的运输速度和更大的力量。但是像生物学中的大多数事情一样，这很难这么简单。”

该团队将利用他们新的纳米图案方法研究其他驱动蛋白和不同分子马达的力学。

“人类拥有40多种驱动蛋白以及另外两种叫做肌球蛋白和达因的分子马达。我们甚至可以修改阵列来研究这些马达在密度梯度中的作用。我们的结果和这个新工具必将扩大我们对分子的认识。生命所必需的各种基本细胞过程。”横河总结说。