馬達蛋白是分布于細胞內部或細胞表面的一類(lèi)蛋白質(zhì),它負責細胞內的一部分物質(zhì)或者整個(gè)細胞的宏觀(guān)運動(dòng)。
生物體內的各種組織、器官乃至整個(gè)個(gè)體的運動(dòng)都歸結為分子馬達在微觀(guān)尺度上的運動(dòng)。分子馬達將化學(xué)鍵中的能量耦合轉化為動(dòng)能。而化學(xué)鍵中的能量來(lái)自細胞膜或線(xiàn)粒體膜內外的電化學(xué)梯度。
馬達蛋白具有三個(gè)基本的特性:首先,具備細胞骨架結合蛋白的性質(zhì),這種結合特性是依賴(lài)于核苷酸的;
第二,具備ATP或GTP酶的性質(zhì),可以水解ATP或GTP,它們的酶活性只有在結合相應細胞骨架時(shí)才能被激活;
第三,可以將水解的化學(xué)能轉變?yōu)檫\動(dòng)的機械能。馬達蛋白按照其所結合的細胞骨架蛋白可以分為依賴(lài)微絲的馬達蛋白和依賴(lài)于微管的馬達蛋白兩大類(lèi)。
肌球蛋白是一大類(lèi)依賴(lài)微絲的馬達蛋白,包括多種亞型。肌球蛋白通過(guò)水解ATP沿微絲滑動(dòng)。依賴(lài)于微管的馬達蛋自有三類(lèi):動(dòng)蛋白、力蛋白、和動(dòng)力蛋白。
馬達蛋白在微絲或微管上的移動(dòng)通常有一定的方向性,即某一類(lèi)馬達蛋白通常僅向微絲或微管的正極或僅向負極移動(dòng),從而可以分別執行細胞內不同的運動(dòng)功能。
大多數種類(lèi)的肌球蛋白是正向運動(dòng)的馬達蛋白,但近來(lái)亦發(fā)現負向運動(dòng)的肌球蛋白。動(dòng)蛋白可以通過(guò)水解ATP向微管的正極運動(dòng),力蛋白則可以拉動(dòng)囊泡向微管的負極運動(dòng),而動(dòng)力蛋白則通過(guò)水解GTP向微管的負極運動(dòng)。
在動(dòng)蛋白家族中也有一些類(lèi)似動(dòng)蛋白的負向馬達蛋白。
細胞中的許多運動(dòng)功能都和馬達蛋白有關(guān)。經(jīng)典的例子是肌肉細胞的收縮功能,肌球蛋白絲和微絲間的相互滑動(dòng)是產(chǎn)生肌肉收縮的基本機制。
植物細胞中的胞質(zhì)流動(dòng)的動(dòng)力也是來(lái)源于肌球蛋白和微絲的相互滑動(dòng)。此外,染色體的運動(dòng)也可能和微管馬達蛋白有關(guān)。許多細胞內的物質(zhì)運輸和細胞器的運動(dòng)都和馬達蛋白有關(guān)。
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