Myosin V定態(tài)持續(xù)及不等間距躍遷動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、Myosin V廣泛存在于神經(jīng)細(xì)胞以及色素細(xì)胞中。它們擔(dān)負(fù)多種形式的胞內(nèi)運(yùn)輸，當(dāng)它們的輸運(yùn)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)將會(huì)導(dǎo)致毛發(fā)變白或神經(jīng)系統(tǒng)的崩潰。Myosin V屬于肌球蛋白超大家族中的一員，是非傳統(tǒng)的肌球蛋白，Myosin V的顯著特點(diǎn)是它不同于其它肌球蛋白集體協(xié)作式的運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)機(jī)制和驅(qū)動(dòng)蛋白類似，是一種持續(xù)性蛋白馬達(dá)。Myosin V能夠在“脫軌”之前經(jīng)歷許多次催化水解同時(shí)沿微絲（actin filament）一步一步運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)達(dá)幾微米。目前，M

2、yosin V已成為肌球蛋白家族中最重要的研究對(duì)象之一。 Myosin V具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征和運(yùn)動(dòng)特征，在最近幾年吸引了許多研究者的注意力。隨著單分子熒光技術(shù)和光鉗技術(shù)的發(fā)展，不但可以清晰地觀察到馬達(dá)蛋白的結(jié)構(gòu)，還可以觀察到Myosin V 沿肌動(dòng)蛋白微絲以一種“Hand-over-Hand”的形式向正極（barbed end）一步一步做定向運(yùn)動(dòng)，并且每一步長(zhǎng)度大約是36nm，這么大的步長(zhǎng)恰好和肌動(dòng)蛋白微絲的周期長(zhǎng)度相一致，My

3、osin V每向前運(yùn)動(dòng)一步都伴隨著一個(gè)ATP分子的水解，因此，myosin V的運(yùn)動(dòng)具有周期性。Myosin V將ATP水解產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，來(lái)實(shí)現(xiàn)它對(duì)“貨物”的輸運(yùn)。 近幾年來(lái)，Myosin V一系列躍遷模型相繼建立起來(lái)，比如彈性桿臂模型，兩態(tài)隨即躍遷模型，三態(tài)隨機(jī)躍遷模型，但從生物化學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，Myosin V分子在一個(gè)力學(xué)化學(xué)周期中經(jīng)歷了多個(gè)中間狀態(tài)。目前，一般認(rèn)為一個(gè)力學(xué)化學(xué)周期中經(jīng)歷了五個(gè)中間態(tài)是合理的。為此，

4、本文在五態(tài)躍遷模型下著重討論了Myosin V的在馬達(dá)拖動(dòng)負(fù)載時(shí)持續(xù)向前運(yùn)動(dòng)的定態(tài)躍遷，得到了穩(wěn)態(tài)漂移速度隨著ATP濃度的理論變化曲線，同實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果表明：理論曲線與實(shí)驗(yàn)基本吻合，較好的說(shuō)明了馬達(dá)在拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)時(shí)的各種動(dòng)力學(xué)行為。另外本文還運(yùn)用一維N態(tài)隨機(jī)躍遷的理論推導(dǎo)出在馬達(dá)拖動(dòng)負(fù)載時(shí)五態(tài)躍遷的穩(wěn)態(tài)弛豫時(shí)間同ATP濃度和負(fù)載力的函數(shù)關(guān)系曲錢(qián)，并且同實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，這樣有助于我們對(duì)Myosin V動(dòng)力學(xué)更進(jìn)一步的理解。在