分子三甲胺n-氧化物(TMAO)可用于可逆调节微管的刚性，而微管是分子机器和分子机器人的关键部件。
荧光显微成像显示了三甲胺n-氧化物(TMAO)对微管(MTs)构象的影响。如图所示，随着TMAO浓度的增加，mt变得更加灵活;(ArifMd.RashedulKabir等。ACSOmega,2022年1月24日)。
动蛋白和微管是生物细胞骨架的主要组成部分。驱动蛋白和微管共同在广泛的细胞功能中发挥关键作用，最重要的是细胞内运输。生物工程和生物技术的最新发展允许使用这些天然分子作为分子机器和分子机器人的组件。体外滑翔试验已经成为评估这些生物分子在分子机器中的潜力的最佳平台。
助理教授领导的一组科学家Arif。RashedulKabir北海道大学的报告了一个简单和直接的方法来可逆和动态控制驱动蛋白的刚性推动MTs。他们的研究结果已发表在ACSω,期刊出版的美国化学学会(ACS)。
在体外滑翔试验中，驱动蛋白分子附着在基材上，推动MTs分子穿梭。运动mt的刚性是决定其作为分子机器组件应用成功与否的关键指标。以往的方法对mt的刚度的影响是永久性的和不可逆的，这是调节mt刚度的主要障碍之一。以可逆方式控制机床刚度的方法的发展将允许对机床的性质和函数进行动态调整，这将是分子机器、分子机器人等相关领域的一个巨大发展。
在肌动蛋白存在的情况下，使用三甲胺n-氧化物(TMAO)对微管(MTs)刚性的可逆调节(ArifMd.RashedulKabir,etal.)。ACSOmega,2022年1月24日)。
卡比尔和他的同事利用三甲胺n-氧化物(TMAO)，一种在许多深海生物中起渗透作用的分子，在体外滑翔实验中研究其对mt的影响。众所周知，氧化三甲胺能在热、压力和化学物质等压力或变性条件下稳定蛋白质。该团队证明，TMAO影响MT的刚度，而不需要对MT结构进行任何修改。
在相对较低的TMAO浓度(0mM至200mM)下，MTs保持笔直和刚硬，滑动试验中MTs的运动不受影响。随着TMAO浓度的进一步增加，MTs表现出弯曲或屈曲，其速度降低。该团队量化了TMAO对MT构像的这种影响，表明在TMAO缺失的情况下，MT的持久性长度(硬度的衡量指标)为285±47μm，而在TMAO存在的情况下，这一长度降至37±4μm。
该团队进一步证明，这一过程是完全可逆的，当TMAO被消除时，MTs将恢复其最初的持续时间和速度。这些结果证实了TMAO可以可逆地调节MTs的力学性能和动力学功能。
在体外滑翔实验中，TMAO浓度从0mM增加到1500mM时，MTs持续时间的变化(ArifMd.RashedulKabir,etal.)。ACSOmega,2022年1月24日)。
最后，该团队研究了氧化三甲胺改变MTs硬度的机制。基于他们的研究，ArifMd.RashedulKabir博士和他的团队成员得出结论，氧化三甲胺介导了滑动试验中沿MTs的驱动蛋白对力的均匀性的破坏;由驱动蛋白产生的非均匀力似乎是驱动蛋白推动mt的刚性或持久长度变化的原因。
Kabir说:“这项研究已经证明了一种简便的方法，可以在体外滑翔试验中可逆地调节MT刚性，而不需要对MT结构进行任何修改。”未来的工作将集中在阐明氧化三甲胺作用的确切机制，以及利用氧化三甲胺控制MTs和驱动蛋白的性质和功能，这将有利于分子机器和分子机器人技术的发展。
左起:研究小组的ArifMd.RashedulKabir,TasrinaMunmun和AkiraKakugo(照片由ArifMd.RashedulKabir提供)。
原文:
ArifMd.RashedulKabir等。利用深海渗透剂三甲胺N-氧化物在体外滑翔实验中控制驱动微管的刚性。ACSOmega,2022,7,4,3796-3803。2022年1月24日。
DOI:10.1021/acsomega.1c06699
资助:
日本广濑基金(no.PK22201017);日本科学促进协会(no.JP21K04846,no.JP20H05972,no.JP18H05423,no.JP21H04434,no.JP21K19877,no.JP18H05425)
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