纳米医学与生物治疗发现杂志
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肌球蛋白头部动力冲程不服从基于肌肉收缩的摆动杠杆臂机制的预测

杉春夫

尽管肌肉收缩中滑动丝机制的重大发现已经过去了 50 多年，但肌球蛋白头部运动的分子机制以及 ATP 水解仍然是一个有争议和猜测的问题。研究肌球蛋白头部运动（产生肌丝滑动）的最直接方法是使用连接到电子显微镜的气体环境室（EC）直接记录水合活肌球蛋白丝中 ATP 诱导的肌球蛋白头部运动。虽然 EC 长期以来被材料科学家用于原位观察无机化合物的化学反应，但我们是唯一成功使用 EC 记录活体肌球蛋白丝中肌球蛋白头部运动的小组。我们通过附加金颗粒（直径，20 nm）通过三种不同的单克隆抗体，附着在肌球蛋白头催化域（CAD）的远端区域、肌球蛋白头转换器域（COD）和肌球蛋白头杠杆域（LD）。首先，我们在没有肌动蛋白丝的情况下记录了 ATP 诱导的肌球蛋白头部运动，发现肌球蛋白头远离但不朝向肌球蛋白丝的中央裸露区域。我们还成功地记录了肌动蛋白-肌球蛋白丝混合物中 ATP 诱导的肌球蛋白头动力冲程。由于只有有限比例的肌球蛋白头可以被有限数量的 ATP 激活，因此肌球蛋白头只能通过拉伸相邻的沙小节结构来移动。如图 1 所示，在标准离子强度 (B) 中，肌球蛋白头 CAD 不平行于细丝轴移动，而它平行于细丝轴移动 (C)。