分子马达

介绍［|］

你知道吗，在我们的身体里有一些小的生物马达，在我们的细胞里运送货物。这些马达帮助移动细胞内的重要物品。马达沿着我们细胞内的轨迹运动(［1］

这些迷人的分子马达叫做马达蛋白。这些蛋白质与极化的细胞骨架细丝结合，并利用从重复循环中获得的能量[2]

基础知识［|］

运动蛋白利用ATP水解的能量沿着微管或肌动蛋白丝移动。它们介导丝的相对滑动和膜封闭细胞器沿丝轨道的运输。

1. 所有已知的在肌动蛋白丝上移动的运动蛋白都是肌凝蛋白超家族的成员。
2. 在微管上移动的动力蛋白是动力蛋白超家族或动力蛋白家族的成员。

细胞骨架为细胞提供了一个内部框架，使细胞能够移动和改变形状。

肌凝蛋白和运动蛋白超家族是多种多样的，大约有40个基因编码人类的每种蛋白质。在每个超家族的所有成员中共享的唯一结构元素是马达“头”域。这些头部可以附着在各种各样的“尾巴”上，这些“尾巴”附着在不同类型的货物上，使不同的家族成员能够在细胞中执行不同的功能。尽管肌凝蛋白和肌动蛋白沿着不同的轨道行走，使用不同的机制通过ATP水解产生力和运动，但它们有一个共同的结构核心，这表明它们来自一个共同的祖先^[2]。

真核细胞中两种特殊的运动结构由高度有序的运动蛋白阵列组成，这些运动蛋白沿着稳定的丝轨道运动。肌节的肌球蛋白-肌动蛋白系统为各种肌肉的收缩提供动力，包括骨骼肌、平滑肌和心肌。轴素的动力微管系统为纤毛的跳动和鞭毛的波动提供动力。

下面是我们体内的分子马达的例子。

肌肉收缩［|］

跑步、散步和游泳都依赖于其支架上骨骼肌的快速收缩[2]。

有丝分裂［|］

我们的细胞分裂时需要分子马达。在一个叫做有丝分裂的过程中，它们需要复制原分裂细胞中所有的东西。

• 运动蛋白和动力蛋白超家族的分子运动蛋白在有丝分裂的功能显微解剖中起着重要的作用。它们驱动纺锤体组装和功能的各个方面，包括建立纺锤体双极性，纺锤体极组织，染色体排列和分离，调节微管动力学和细胞质分裂^[３]。
• 微管轨道从细胞的中心开始，向两个相反的方向移动，并向每个新细胞携带相同的货物。马达会在有丝分裂过程中将复制后的DNA等物质携带到新细胞中。

纤毛和鞭毛［|］

纤毛和鞭毛是触角状的结构，从我们身体的大多数细胞中伸出来，含有许多微管。它们在哺乳动物的许多组织和器官中发挥着不同的作用，如细胞迁移和外部流体流动的产生。这些作用都依赖于分子马达。

• 纤毛和鞭毛运动是由轴突动力马达驱动的MT滑动产生的。^[4]
• 鞭毛的一个例子是精子的尾巴，它对男性的生育能力和有性繁殖至关重要。微管最特殊的功能之一是在精子尾部或鞭毛中发现的。鞭毛必须以一种非常精确和协调的方式跳动，以允许精子游动。如果不这样做，可能会导致男性不育^[5]。

轴突运输［|］

细胞骨架细丝和运动蛋白都需要[6]。

图片:动力蛋白沿着微管携带货物的程式化描述

故障［|］

所有复杂的生物体都有分子马达来移动细胞内的物质，并帮助细胞从一个地方移动到另一个地方。分子马达的缺陷在各种人类和动物疾病中起作用，包括:

• 色素性视网膜炎(导致失明);多囊肾病;大脑发育缺陷;神经退行性疾病(如[7]。

参考文献［|］