分析化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功

完成補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)以細(xì)微的水平檢查肌球蛋白，科學(xué)家們使用了多種技術(shù)的組合-UMass Amherst的單分子激光捕獲技術(shù)和Penn State和明尼蘇達(dá)大學(xué)的FRET(熒光共振能量轉(zhuǎn)移)技術(shù)。該小組由肌肉生物物理學(xué)家愛(ài)德華•內(nèi)德•德博爾德(Edward“ Ned" Debold)領(lǐng)導(dǎo)，該大學(xué)是美國(guó)麻省大學(xué)阿瑪斯分校公共衛(wèi)生與健康科學(xué)學(xué)院的副教授。生物化學(xué)家Christopher Yengo，賓夕法尼亞州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授;和肌肉生物物理學(xué)家David Thomas，明尼蘇達(dá)大學(xué)生物科學(xué)學(xué)院教授。

Debold說(shuō)：“這是這兩種先進(jìn)的技術(shù)*結(jié)合在一起用于研究分子運(yùn)動(dòng)并回答一個(gè)古老的問(wèn)題。"“ 50年來(lái)，我們已經(jīng)廣泛了解了肌肉和分子馬達(dá)等事物的工作方式，但是我們不知道在細(xì)微的水平(納米級(jí)運(yùn)動(dòng))如何發(fā)生的細(xì)節(jié)。這就像我們正在尋找汽車(chē)的引擎蓋并檢查發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理。當(dāng)踩下油門(mén)踏板時(shí)，它如何吸收燃油并將其轉(zhuǎn)換為工作油?"

通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室中使用他的單分子激光陷阱測(cè)定法，Debold及其團(tuán)隊(duì)(包括研究生Brent Scott和Chris Marang)能夠直接觀(guān)察肌球蛋白與單個(gè)肌動(dòng)蛋白絲(分子)相互作用時(shí)的納米級(jí)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的大小和速率。力量生成的伙伴。他們觀(guān)察到，幾乎在與肌動(dòng)蛋白細(xì)絲結(jié)合后，力量產(chǎn)生步驟或中風(fēng)發(fā)生都非?？?。

在使用FRET分析的并行實(shí)驗(yàn)中，Yengo的團(tuán)隊(duì)證實(shí)了這種快速的中風(fēng)速度，另外的研究表明，隨后的關(guān)鍵生化步驟發(fā)生的速度要慢得多。進(jìn)一步的分析*揭示了肌球蛋白分子內(nèi)部深處的分子內(nèi)運(yùn)動(dòng)如何協(xié)調(diào)這些事件。

麻省大學(xué)阿默斯特分校和賓州州立醫(yī)學(xué)院的生物物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)著手解決長(zhǎng)期存在的問(wèn)題，即肌球蛋白，負(fù)責(zé)肌肉收縮和許多其他細(xì)胞過(guò)程的分子運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的力的性質(zhì)。他們解決的關(guān)鍵問(wèn)題(該領(lǐng)域爭(zhēng)議的主題之一)是：肌球蛋白如何將ATP形式的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功?

答案揭示了肌球蛋白(肌肉和相關(guān)運(yùn)動(dòng)蛋白的引擎)如何轉(zhuǎn)換能量的新細(xì)節(jié)。

后，他們進(jìn)行了*的研究，在不同的控制下進(jìn)行了精心地重復(fù)，并進(jìn)行了雙重檢查，這支持了他們的假設(shè)，即分子運(yùn)動(dòng)的機(jī)械事件先于而不是跟隨生物化學(xué)事件，這直接挑戰(zhàn)了人們長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)生物化學(xué)事件產(chǎn)生影響的觀(guān)點(diǎn)。產(chǎn)生力的事件。該研究成果發(fā)表在《生物化學(xué)雜志》上，被選為“為該領(lǐng)域做出了杰出貢獻(xiàn)"的編輯推薦。