Coordinamento Di Opposta Polarità Microtubule Motori

The Journal of Cell Biology. Feb, 2002  |  Pubmed ID: 11854311

Molti carichi si muovono in entrambe le direzioni, frequentemente invertendo il corso tra plus e minus fine microtubule travel. Per tali carichi, la misura e l'importanza delle interazioni tra i motori a polarità opposta è sconosciuto. In questo paper test motori di opposta polarità su goccioline di lipidi in embrioni di Drosophila sono coordinati ed evitare di interferire con l'attività di altro, o se si impegnano in un tiro alla fune. A tal fine abbiamo alterato il fine meno trasporto macchinari tramite mutazioni dineina e DCTN1 e poi indagato se motion plus-fine è stato migliorato o perturbato. Osserviamo un sorprendentemente grave deterioramento del motion plus-fine a causa di queste alterazioni dell'attività motoria fine meno. Queste osservazioni sono coerenti con un'ipotesi di coordinamento, ma non possono essere facilmente spiegate con un modello di tiro alla fune. Le nostre misurazioni indicano che DCTN1 svolge un ruolo fondamentale nel coordinamento dei motori plus e minus-fine-diretto. In particolare, proponiamo che DCTN1 permette di dineina a partecipare in modo efficiente trasporto bidirezionale, aumentando la sua capacità di stare "su" durante il movimento meno fine e mantenendolo "off" durante il movimento di plus-fine.

Interazioni E Regolazione Dei Motori Molecolari in Xenopus Melanophores

The Journal of Cell Biology. Mar, 2002  |  Pubmed ID: 11864991

Molti componenti cellulari sono trasportati utilizzando una combinazione dei sistemi di trasporto basati su microtubuli e actina. Tuttavia, come questi due sistemi di lavorano insieme per consentire il trasporto ben regolato non è chiaramente compreso. Indaghiamo questa domanda nel sistema di modello melanophore Xenopus, dove tre motori, chinesina II, dineina citoplasmatica e miosina V, auto aggregazione o dispersione degli organelli pigmento chiamato melanosomi. Durante la dispersione, la miosina V funziona come un cricco"molecolare" per aumentare il trasporto verso l'esterno di selettivamente terminante dineina-driven meno fine corre. Mostriamo che c'è un continuo braccio di ferro tra l'actina e i microtubuli dei sistemi di trasporto, ma il microtubule motori chinesina II e la dineina sono probabilmente coordinati. Infine, troviamo che la transizione dalla dispersione all'aggregazione aumenta movimento dineina-mediata, diminuzioni miosina V - mediata da moto e non cambiare chinesina II - movimento dipendente. Down-regulation della miosina V contribuisce all'aggregazione di compromettere la sua capacità di competere efficacemente con il movimento lungo il microtubuli.

L'importanza Del Reticolo Di Difetti Nel Microtubulo Mediato Katanin Troncare in Vitro

Biophysical Journal. Jun, 2002  |  Pubmed ID: 12023214

La recisione dei microtubuli enzima katanin utilizza idrolisi dell'ATP per distruggere legami non covalenti tra dimeri di tubulina all'interno del reticolo dei microtubuli. Anche se probabilmente sua microtubule recisione attività importanti per i processi fondamentali tra cui mitosi e assonale escrescenza, il suo meccanismo d'azione è scarsamente compreso. Per comprendere meglio questa attività, un'analisi in vitro è stata sviluppata per consentire l'osservazione in tempo reale di katanin-mediata recisione dei microtubuli singoli, meccanicamente senza vincoli. Per interpretare le osservazioni sperimentali, un certo numero di modelli teorici sono stato sviluppato e quantitativamente rispetto ai dati sperimentali tramite simulazione Monte Carlo. Modelli che presume che katanin atti su un reticolo uniforme microtubule erano incompatibili con i dati in vitro, considerando che un modello che presume che katanin agisce preferenzialmente su difetti reticolari microtubule spazialmente infrequente è stato trovato per predire correttamente la rottura sperimentalmente osservati tassi, il numero e la frequenza spaziale di recisione eventi, livelli finali di troncare e sensibilità alla concentrazione di katanin sopra l'intervallo 6-300 nM. A seguito della nostra analisi, proponiamo che i difetti nel reticolo dei microtubuli, che sono conosciuti per esistere ma in precedenza non sono noti per avere alcuna funzione biologica, servono come siti per attività katanin.

Applicazione Di Trappole Ottiche in Vivo

Methods in Enzymology. 2003  |  Pubmed ID: 12624911

Dctn1: Coordinamento Motori Con Inclinazioni Opposte

Current Biology : CB. Apr, 2003  |  Pubmed ID: 12699645

Nelle cellule eucariotiche, molti organelli sono trasportate in entrambe le direzioni lungo microtubuli chinesina e dineina. Questi motori a polarità opposta sembrano essere coordinato per evitare di interferire con la funzione di altro. Nuovo lavoro ha fornito la prima visione molecolare in quanto possa verificarsi tale coordinamento.

Un Fattore Determinante Per La Direzionalità Del Trasporto Dell'organello Negli Embrioni Della Drosofila

Current Biology : CB. Sep, 2003  |  Pubmed ID: 14521831

Trasporto motorizzato lungo microtubuli è un meccanismo cellulare principale per lo spostamento e posizionamento degli organelli. Molti carichi spostare in modo bidirezionale utilizzando sia meno e più fine-regia di motori. Come tali carichi subiscono controllata net transport è irrisolto.

Commutazione Tra Sistemi Di Trasporto Basati Su Microtubuli E Actina in Melanophores è Controllata Da Livelli Di Campi

Current Biology : CB. Oct, 2003  |  Pubmed ID: 14588239

Trasporto intracellulare coinvolge il movimento degli organelli lungo microtubuli (MTs) o filamenti di actina (AFs) mezzo di opposta polarità MT motori o i motori della famiglia miosina actina-dipendente. La corretta consegna degli organelli alle loro diverse destinazioni comporta un preciso coordinamento dei sistemi di due trasporto. Tale coordinamento potrebbe avvenire attraverso una regolamentazione delle densità dei due sistemi citoscheletrici o attraverso la regolamentazione delle attività dei motori del citoscheletro da meccanismi di segnalazione.

Dineina Citoplasmatica Funziona Come Un Ingranaggio in Risposta Al Carico

Nature. Feb, 2004  |  Pubmed ID: 14961123

Citoscheletrici motori molecolari appartenenti alle famiglie chinesina e dineina trasportano carichi (ad esempio, RNA messaggero, endosomes, virus) su strutture lineari polimerizzate chiamati microtubuli nella cella. Questi 'nanomacchine' utilizzano energia ottenuta dall'idrolisi dell'ATP per generare forza e muoversi in maniera passo-come sui microtubuli. Dineina ha una struttura complessa e fondamentalmente diversa da altre famiglie del motore. Così, generazione di forza di comprensione dineina può produrre nuova visione dell'architettura e funzione di nanomacchine. Qui, usiamo una trappola ottica per quantificare il movimento di perle di polistirene guidato lungo microtubuli dal singolo dineina citoplasmatica motori. Sotto nessun carico, dynein si muove principalmente con una miscela di passaggi 24-nm e 32 nm. Quando si muove contro il carico applicato da un'ottica trap, dynein può diminuire dimensioni passo a 8 nm e produrre forza fino a 1,1 pN. Questa correlazione tra passo dimensioni e forza produzione è coerente con un meccanismo molecolare. La capacità di prendere piccoli ma più potenti colpi sotto carico - che è, a shift gears - dipende dalla disponibilità di ATP. Vi proponiamo un modello per cui la marcia è downshifted mediante l'associazione di carico-indotta del trifosfato di Adenosina a siti secondari in testa la dineina.

Chemiotassi Dei Neutrofili Efficacia è Fortemente Influenzata Dalla Concentrazione Media Di IL-8

Biochemical and Biophysical Research Communications. Jun, 2004  |  Pubmed ID: 15178445

Neutrofili necessario interpretare correttamente le pendenze di fattori chemiotattici (CFs) come interleuchina 8 (IL-8) a migrare verso il sito di infezione e di eseguire funzioni immunitarie. Perché analisi basate sulla diffusione chemiotattiche utilizzate in precedenti studi soffrono di modificare temporaneamente le pendenze, è difficile distinguere l'influenza del gradiente ripidezza CF dalla concentrazione media CF sulla chemiotassi. Per meglio comprendere il ruolo della concentrazione media di CF e CF gradiente ripidezza, abbiamo sviluppato un dispositivo microfluidico che può mantenere stabile IL-8 gradienti. Segnaliamo che la motilità casuale dei neutrofili è funzione della concentrazione di IL-8 bifasico e sua grandezza gioca un ruolo decisivo nella chemiotassi efficacia, una misura quantitativa della migrazione. Ci mostra che le concentrazioni per la chemiotassi ottima in gradienti lineari di IL-8 e per la massima motilità casuale in uniforme IL-8 coincidono. Al contrario, troviamo che la ripidità di IL-8 gradienti non ha alcun effetto significativo sulla chemiotassi efficacia.

Trasporto Intracellulare Dell'actina-based: Come Ben Andare Dipende Da Quanto Spesso Si Passa

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Sep, 2004  |  Pubmed ID: 15331778

Trasporto a motore molecolare intracellulare è essenziale per tali processi diversi come mitosi, funzione neuronale e trasporto mitocondriale. Considerando che ci sono stati studi in vitro di come funzione motori a livello di singola molecola e studi in vivo della struttura di reti filamentose, studi di come i motori utilizzano efficacemente le reti per il trasporto sono stato carente. Indaghiamo come sistema combinato di miosina-V motori più filamenti di actina è utilizzato per il trasporto di granuli di pigmento in Xenopus melanophores. Sperimentalmente, si caratterizzano sia la rete di filamenti di actina, e come questo trasporto viene alterato in risposta a segnali esterni. Abbiamo quindi sviluppare un formalismo teorico per spiegare questi cambiamenti. Ci mostrano che le cellule regolano trasporto controllando come spesso granuli di passare da un filamento ad un altro, piuttosto che alterando l'attività motoria individuale a livello di singola molecola o facendo affidamento su cambiamenti strutturali nella rete.

Motori Molecolari: Strategie Per Ottenere

Current Biology : CB. Nov, 2004  |  Pubmed ID: 15556858

La maggior parte del trasporto attivo nella cellula è guidata da tre classi di motori molecolari: le famiglie chinesina e dineina che si muovono verso il fine plus e minus-fine dei microtubuli, rispettivamente e i motori di miosina non convenzionali che si muovono lungo i filamenti di actina. Ogni classe del motore ha diverse proprietà, ma nella cella funzionano spesso insieme. In questa recensione abbiamo riassumere ciò che è noto circa le possibilità di regolazione di tali proprietà e le loro proprietà singola molecola. Alla luce di nuovi risultati su dineina citoplasmatica, tentiamo di razionalizzare come queste diverse classi di motori potrebbero funzionare insieme come parte del macchinario di trasporto intracellulare. Proponiamo che chinesina e miosina sono trasportatori affidabili e altamente efficienti, ma con un po ' limitato spazio per regolamento della funzione. Perché dineina citoplasmatica è meno efficiente e robusto, per realizzare la funzione paragonabile ad altri motori richiede un certo numero di proteine accessorie così come più dyneins funzionare insieme. Questa necessità per fattori supplementari, come pure la complessità intrinseca di dineina, in linea di principio permette un controllo enormemente maggiore della funzione togliendo i fattori, singolarmente o in combinazione. Così, contributo di dineina rispetto altri motori può essere dinamicamente sintonizzato, permettendo che i motori di funzionare insieme in modo diverso in una varietà di situazioni.

Hither E Yon: Una Rassegna Di Trasporto Basato Su Microtubule Bi-direzionale

Physical Biology. Jun, 2004  |  Pubmed ID: 16204815

Trasporto attivo è critico per la funzione e l'organizzazione cellulare e trasporto alterata è stata collegata a malattie come la degenerazione neuronale. Molto trasporto a lunga distanza nelle cellule utilizza opposta polarità motori molecolari delle famiglie chinesina e dineina per spostare carichi lungo microtubuli. È sempre più chiaro che molti carichi sono mossi da entrambi i gruppi di motori e frequentemente invertire la rotta. Questa recensione confronta questo trasporto bi-direzionale per il trasporto di uni-direzionale più ben studiato. Discute alcuni carichi movimento bi-direzionale e valuta criticamente tre diversi modelli fisici per quanto potrebbero verificarsi tali trasporti. Quindi considera le prove per il numero di motori attivi per ogni carico, e come la direzione netta o media di trasporto potrebbe essere controllata. La probabilità di un complesso che collegano le attività di chinesina e dineina è discussa. Il libro si conclude esaminando gli elementi di apparente universalità tra diversi carichi movimento bidirezionale e brevemente considerando possibili ragioni per l'esistenza di trasporto bi-direzionale.

Rilevamento Delle Singole Particelle: Una Valutazione Quantitativa User-friendly

Physical Biology. Mar, 2005  |  Pubmed ID: 16204858

Come la nostra conoscenza del biologico i processi progressi, siamo sempre più consapevoli del fatto che le cellule attivamente posizione degli organelli subcellulare e altri componenti per il controllo di una vasta gamma di processi biologici. Molti studi quantificano la posizione e il movimento di, per esempio, fluorescente etichettato proteine, aggregati di proteine, particelle di mRNA o particelle virali. Sia contrasto differenziale di interferenza (DIC) e microscopia di fluorescenza possono visualizzare le vescicole, nuclei o altri piccoli organuli in movimento all'interno delle cellule. Mentre tali studi sono sempre più importanti, c' non è stata nessuna analisi completa dei metodi di rilevamento differenti in uso, soprattutto dal punto di vista pratico. Qui abbiamo indagare su questi metodi e chiarire quanto bene funzionano diversi algoritmi e anche quali fattori giocano un ruolo nel valutare quanto accuratamente la posizione di un oggetto può essere determinata. In particolare, consideriamo come ultimate performance ingrandimento, dal tipo di fotocamera (analogico versus digitale), è influenzata dal mezzo di registrazione (nastro VHS e SVHS versus rilevamento diretto da fotocamera), di compressione delle immagini, dal tipo di imaging utilizzata (fluorescenza versus immagini DIC) e da una varietà di fonti di rumore. Ci mostrano che la maggior parte dei metodi sono in grado di precisione su scala nanometrica in condizioni realistiche; precisione di rilevamento diminuisce con l'aumento del rumore. Sorprendentemente, accuratezza si trova ad per essere insensibile per l'apertura numerica, ma, come previsto, bilancia con ingrandimento, a maggiore ingrandimento, producendo una migliore precisione (entro i limiti del segnale-rumore). Quando il rumore è presente a livelli ragionevoli, l'effetto di compressione delle immagini è nella maggior parte dei casi piccole. Infine, forniamo una libera, robusta implementazione di un algoritmo di rilevamento che è facilmente scaricato ed installato.

Migrazione Dei Neutrofili Opponendosi a Chemoattractant Sfumature Utilizzando Dispositivi Microfluidici Chemiotassi

Annals of Biomedical Engineering. Apr, 2005  |  Pubmed ID: 15909653

Neutrofili la migrazione nel tessuto rispondono ai segnali sovrapposti complessi generati da una varietà di fattori chemiotattici (CFs). Precedenti studi ha suggerito una gerarchia tra batteri derivati CFs e CFs derivato da host ma non poteva differenziare neutrofili risposta potenzialmente uguale CFs derivato da host (IL-8 e LTB4). Questa carta segnala migrazione dei neutrofili nelle sfumature contrastanti di IL-8 e LTB4 utilizzando un dispositivo di chemiotassi microfluidici che può generare sfumature stabile e ben definite. Abbiamo caratterizzato quantitativamente il movimento delle cellule da immagini di time-lapse. I neutrofili migrano in modo più efficiente verso singoli IL-8 gradienti di singoli LTB4 gradienti come misurato dall'indice chemiotattica efficacia (ECI). In gradienti avversarie di IL-8 e LTB4, neutrofili mostrano evidente chemiotassi verso una sfumatura distante, coerenza con i precedenti rapporti. Quando un gradiente avversario di LTB4 è presente, i neutrofili mostrano meno efficacia chemiotassi verso IL-8 rispetto a quando sono in un gradiente di IL-8 da solo. Al contrario, la risposta chemiotattica dei neutrofili a LTB4 è ridotto non opponendosi a gradienti rispetto che in una singola sfumatura LTB4. Questi risultati indicano che la presenza di un derivato da host CF modifica la risposta dei neutrofili per una seconda CF suggerendo una sottile gerarchia tra di loro.

Regolamento Di Trasporto Dei Lipidi-goccia La Perilipina Omologo LSD2

Current Biology : CB. Jul, 2005  |  Pubmed ID: 16051169

Trasporto motorizzato lungo microtubuli è un meccanismo primario per lo spostamento e posizionamento degli organelli. Come tale trasporto è regolato rimane scarsamente comprensibile. Per le goccioline dei lipidi negli embrioni della drosofila, si possono distinguere tre fasi distinte di trasporto. Per identificare i fattori che regolano questo tipo di trasporto, abbiamo biochimicamente purificato goccioline dalle singole fasi e utilizzati gel 2D analisi per la ricerca di proteine cui importo su modifiche di goccioline come cambiamenti di moto.

Monte Carlo Modellazione Della Singola Molecola Dineina Citoplasmatica

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Aug, 2005  |  Pubmed ID: 16103365

Motori molecolari sono responsabili del trasporto attivo e organizzazione nella cella sottostante un numero enorme di processi biologici fondamentali. Dineina è più complicato nella sua struttura e la funzione di altri motori. Recenti esperimenti hanno scoperto che, a differenza di altri motori, dynein può prendere passaggi di diversa dimensione lungo microtubuli a seconda del carico e la concentrazione di ATP. Utilizziamo simulazioni Monte Carlo per modellare la funzione motore molecolare della dineina citoplasmatica a livello di singola molecola. La teoria riguarda Proprietà enzimatiche di dineina al suo meccanico forza di produzione. Nostre simulazioni riproducono le caratteristiche principali di recenti esperimenti di singola molecola che ha trovano una distribuzione discreta di dimensioni passo dineina, a seconda del carico e la concentrazione di ATP. Il modello riproduce i grandi passaggi trovati sperimentalmente sotto alta ATP e nessun carico di supponendo che le affinità di legame ATP presso i siti secondari diminuiscono il numero di ATP associato a questi aumenti di siti. Inoltre, per acquisire le caratteristiche essenziali della distribuzione dimensioni passo a bassissima concentrazione di ATP e nessun carico, l'idrolisi di ATP del sito primario deve essere drasticamente ridotta quando nessuno dei siti secondari hanno ATP legato a loro. Facciamo le previsioni verificabili che dovrebbero guidare futuri esperimenti relativi alla funzione di dineina.

La Proteina Di Superficie Del Capside Herpesvirus, VP26 E La Maggior Parte Delle Proteine Del Tegumento Sono Dispensabili Per Il Trasporto Del Capside Verso Il Nucleo

Journal of Virology. Jun, 2006  |  Pubmed ID: 16699029

Entrando in una cella, alphaherpesvirus capsidi sono trasportati verso l'estremità meno dei microtubuli e depositano in ultima analisi del DNA del virus all'interno del nucleo ospitante. Le proteine del virus che mediano questo trasporto centripeto sono sconosciute, ma dovrebbero essere proteine virali tegumento, che sono un gruppo di proteine del capside associati, o un componente di superficie del capside stesso. A partire da derivati del virus della Pseudorabbia che codificano una proteina fluorescente fusa ad una componente strutturale del virus, abbiamo fatto una raccolta di 12 virus mutante che la mancanza o la proteina del capside VP26 o una proteina tegumento individuali. Utilizzando la microscopia di fluorescenza di vivere-cella, abbiamo rilevate particelle virali individuali in assoni a seguito di infezione di neuroni sensoriali primari. Analisi quantitativa del virus VP26-null indica che questa proteina non ha alcun ruolo osservabile nel trasporto del capside. Inoltre, virus privo di proteine del tegumento che sono essenziali per la propagazione del virus in coltura cellulare sono stati anche competente per il trasporto assonale. Questi risultati indicano che una proteina essenziale per la propagazione virale media trasporto del capside al nucleo.

Orientamento Dei Complessi Motore Bidirezionale Da Carichi Di MRNA Attraverso Il Controllo Del Numero Di Dineina E Attività

Current Biology : CB. Jul, 2006  |  Pubmed ID: 16860745

Durante il trasporto asimmetrico mRNA citoplasmatici, segnali di localizzazione di cis-acting sono ampiamente assunse per legare un sottoinsieme specifico delle trascrizioni per complessi motore che hanno direzionalità intrinseca. Qui forniamo prove che mRNA trascrizioni controllano loro ordinamento regolando l'attività relativa opporsi motori sui microtubuli. Vi mostriamo in embrioni di Drosophila che tutti i mRNAs subiscono trasporto bidirezionale su microtubuli e che gli elementi cis-acting producono una vasta gamma di distribuzioni di trascrizione polarizzata regolando la frequenza, la velocità e la durata dei funzionamenti meno-fine-regia. Aumentata motilità fine meno dipende dal dosaggio degli elementi di RNA e proteine egualitaria (Egl) e Bicaudal-D (BicD). Ci mostrano che queste proteine, insieme con il motore di dineina, sono reclutati differenzialmente a diversi segnali di RNA. Esperimenti di trasferimento citoplasmatico rivelano che, una volta assemblato, carico motore complessi sono insensibili alla riduzione dei livelli citoplasmatici di proteine di trasporto. Così, la concentrazione di queste proteine è solo critica all'esordio di trasporto. Questo lavoro suggerisce che l'architettura degli elementi di RNA, attraverso Egl e BicD, regola il trasporto direzionale controllando i relativi numeri di opposta polarità motori assemblati. I nostri dati sollevare la possibilità che il reclutamento dei diversi numeri di motori e proteine regolatorie è una strategia generale che microtubule basato su carichi di controllare loro ordinamento.

Il Proteoma Gocciolina Lipidica Rivela Che Le Goccioline Sono Un Deposito Di Proteine

Current Biology : CB. Sep, 2006  |  Pubmed ID: 16979555

Goccioline di lipidi sono onnipresenti organelli che sono tra i blocchi predefiniti delle cellule eucariotiche. Nonostante ruoli centrali per l'omeostasi e lipido metabolismo del colesterolo, loro composizione della proteina e la funzione sono capiti male.

Multiplo-motore Basato Su Trasporto E Relativo Regolamento Di Tau

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Jan, 2007  |  Pubmed ID: 17190808

Trasporto intracellulare basati sul motore e relativo regolamento sono fondamentali per il funzionamento di una cella. Interruzione del trasporto è collegato al morbo di Alzheimer e altre malattie neurodegenerative. Tuttavia, molti aspetti fondamentali del trasporto sono capiti male. Una questione importante è come cellule raggiungere e regolano trasporto interurbano efficiente. Prove di montaggio suggerisce che molti carichi in vivo sono trasportati lungo microtubuli da più di un motore, ma non sappiamo come più motori lavorano insieme o possono essere regolamentati. Qui mostriamo che chinesina multipli motori, lavorando insieme, possono ottenere molto lunga distanza trasporto e applicare le forze significativamente più grandi senza la necessità di ulteriori fattori. Abbiamo poi dimostrato in vitro che l'importante microtubule-associated protein, tau, regola il numero di motori chinesina impegnato a carico tramite la concentrazione locale sui microtubuli. Questa funzione di tau fornisce un meccanismo precedentemente incompreso per regolare il trasporto. Riducendo i tassi di riattacco motore, tau influisce sulla distanza di viaggio carico, forza motrice e dispersione del carico. Mostriamo anche che differenti isoforme di tau, a concentrazioni simili a quelle nelle cellule, hanno drammaticamente diversa potenza. Questi risultati forniscono un meccanismo ben definito per quanto alterati livelli di isoform tau potrebbe compromettere il trasporto e quindi portare alla neurodegenerazione senza la necessità di qualsiasi altro percorso.

Sull'uso Della Velocità Di Carico in Vivo Come Un Marcatore Di Biofisico

Biochemical and Biophysical Research Communications. Feb, 2007  |  Pubmed ID: 17196170

Motori molecolari spostare molti carichi intracellulare lungo i microtubuli. Recentemente, si è ipotizzato che velocità di carico in vivo può essere utilizzato per determinare il numero di motori agganciati. Utilizziamo approcci teorici e sperimentali per indagare su queste asserzioni e trovare che questa ipotesi è incompatibile con comportamento motore descritto in precedenza, intervistati e re-analyzed in questo documento. Studiando il movimento gocciolina lipidica negli embrioni della drosofila, confrontiamo trasporto in un mutante, Delta(halo), con che negli embrioni di wild-type. I carichi mobili meno fine nel mutante sembrano essere guidato da più motori (basati su osservazioni di forza stallo in vivo). Periodi di meno-fine movimento sono infatti più lunghi negli embrioni di selvaggio-tipo, ma le velocità corrispondenti non sono più alti. Possiamo concludere che la velocità non è una lettura definitiva del numero di motori di propulsione di un carico.

Studiando Trasporto Merci Basata Su Motore Molecolare: Che Cosa è Reale E Ciò Che è Rumore?

Biophysical Journal. Apr, 2007  |  Pubmed ID: 17277186

Il rumore è un problema importante nell'analisi dei dati di rilevamento dei carichi mossi da motori molecolari. Usiamo statistiche Bayesian per integrare ciò che è noto circa il rumore nell'analisi della traiettoria di un cargo in una serie di segmenti di velocità costante. Tracce con poco rumore e nessun movimento sottostante sono idonei con segmenti di velocità costante per produrre una curva di calibrazione di qualità fit versus durata del segmento medio. Si adatta a brani di carichi in movimento vengono confrontati con le curve di calibrazione con rumore simile. La misura con il numero ottimale di velocità costante stati ha il minor numero di segmenti necessari per abbinare la qualità fit della curva di calibrazione. Abbiamo testato questo approccio utilizzando brani noto sottostante movimento generato da simulazioni al computer e con un esperimento in vitro appositamente progettato. Vi presentiamo i risultati dell'utilizzo di questo approccio di analisi analizzare trasporto di gocce lipidiche negli embrioni della drosofila.

Motori Molecolari: Un Racconto Di Due Filamenti

Current Biology : CB. Apr, 2007  |  Pubmed ID: 17437703

Carichi che vengono trasportati lungo actina frequentemente interruttore filamenti. Nuovo lavoro sul singolo miosina V motori fornisce insight in questo passaggio e relativo regolamento, nonché rivelando che miosina che v diffonde su microtubuli.

Trasporto Merci: Due Motori a Volte Sono Meglio Di Uno

Current Biology : CB. Jun, 2007  |  Pubmed ID: 17580082

Proteine motore molecolare sono fondamentali per la corretta distribuzione di organelli e vescicole in cellule. Gran parte della nostra attuale comprensione di come funzione motori deriva da studi di singoli motori lo spostamento di carichi in vitro. Più recentemente, tuttavia, vi è stata prova di montaggio che la cooperazione di più motori in movimento carichi e la regolazione del motore-filamento affinità potrebbe essere meccanismi chiave che le cellule utilizzano per regolare il trasporto delle merci. Qui, passiamo in rassegna questi progressi recenti e presentare un quadro di come i diversi meccanismi di regolazione del numero di motori spostando un carico potrebbero facilitare le funzioni cellulari.

Un Confronto Dei Metodi Di Rilevamento Passaggio: Quanto Bene Si Può Fare?

Biophysical Journal. Jan, 2008  |  Pubmed ID: 17827239

Molte funzione macchine biologiche in passaggi discreti e rilevazione di tali passaggi può fornire nelle dinamiche delle macchine. Pertanto è fondamentale sviluppare un metodo automatico per rilevare i passaggi e per determinare come il suo successo è compromessa dal rumore significativo solitamente presentano. Un certo numero di metodi di rilevazione di fase è stato utilizzato in studi precedenti, ma la loro robustezza e il tasso di successo relativo non sono state valutate. Qui, noi di confrontare le prestazioni dei quattro metodi di rilevazione di passaggio sui dati benchmark artificiale (simulazione di acquisizione dati differenti e stepping tariffe, nonché variando la quantità di rumore gaussiano). Per ognuno dei metodi indaghiamo su come ottimizzare le prestazioni sia tramite selezione di parametri e filtro preliminare dei dati. Mentre la nostra analisi rivela che molti dei metodi testati hanno prestazioni simili quando ottimizzato, troviamo che il metodo basato su una procedura di ottimizzazione del chi quadrato è più semplice ottimizzare, e ha ottima risoluzione temporale. Infine, applichiamo questi metodi di rilevazione del passaggio alla domanda di dimensioni osservati passo per carichi mossi da più motori chinesina in vitro. Possiamo concludere che c'è una forte evidenza per la procedura di sub-8-nm del center di massa il cargo nel nostro più record di motore.

Ottimizzazione Trasporti Microtubule-based Attraverso Mappe Filamentosi: Il Problema Della Dineina

Traffic (Copenhagen, Denmark). Jun, 2008  |  Pubmed ID: 18373727

Abbiamo recentemente proposto che regolamentare la transizione motore single-multiple era una probabile strategia per la regolamentazione del trasporto basate su chinesina in vivo. In questo studio, usiamo un test in vitro perlina accoppiato con un'ottica trappola per indagare come questo meccanismo di regolamentazione proposto interessa trasporto basato su dineina. Mostriamo che regolamento di tau di chinesina funzione può procedere senza interferire con trasporto basato su dineina. Sorprendentemente, presso tau estremamente elevati livelli - dove la chinesina non è possibile associare dei microtubuli (MTs) - dineina possono ancora contattare MTs. La differenza tra effetti di tau sulla motilità basati su chinesina e dineina suggerisce che tau può essere utilizzato per ottimizzare la quantità relativa di trasporto end plus e minus-fine-regia. Come nel caso della chinesina, troviamo che l'isoforma 3R di tau è un più potente inibitore dell'associazione dineina per MTs. Ci dimostrano che questo effetto isoform specifico non a causa di interferenza sterica dei domini di proiezione di tau, ma piuttosto a causa di interazioni di tau con il motore in superficie MT. Comunque, facciamo osservare un effetto modesto interferenza sterica di tau lontano da la MT e discutere le potenziali implicazioni di questo per la struttura motore molecolare.

Stepping, Ceppo Gating E Una Curva Forza-velocità Inaspettata Per Trasporto Basati Su Multi-motore

Current Biology : CB. Aug, 2008  |  Pubmed ID: 18701289

Trasporto intracellulare via processive chinesina e dineina miosina motori molecolari svolge un ruolo importante nel mantenimento della funzione e struttura delle cellule. In molti casi, carichi spostare distanze più del previsto per singoli motori; ci sono prove significative che questo viaggio aumento è in parte a causa di più motori lavorano insieme per spostare i carichi. Sebbene comprendiamo singoli motori sperimentalmente e teoricamente, la nostra comprensione di più motori lavorano insieme è meno sviluppato.

BicaudalD Regola Attivamente Attività Motoria Dei Microtubuli Nel Trasporto Di Goccia Lipidica

PloS One. 2008  |  Pubmed ID: 19018277

Una grande quantità di posizionamento organello subcellulare ed essenzialmente tutti i trasporti di meno-ended organello, dipende dineina citoplasmatica, ma come funzione di dineina è regolamentato non è ben compreso. BicD è stabilito a giocare un ruolo fondamentale nella mediazione della dineina perdita di funzione di BicD risultati in nuclei impropriamente localizzati, particelle di mRNA e un apparato di Golgi disperso-tuttavia esattamente il ruolo di cosa BicD è rimane sconosciuto. Tuttavia, è opinione diffusa che BicD può agire per legare la dineina per carichi. Qui usiamo una combinazione di studi biochimici e biofisici per indagare il ruolo di BicD nel trasporto di goccia lipidica durante l'embriogenesi della drosofila.

Le Conseguenze Del Motore Copiare Il Numero Sul Trasporto Intracellulare Di Gocce Lipidiche Chinesina-1-driven

Cell. Dec, 2008  |  Pubmed ID: 19070579

Il microtubule motore chinesina-1 svolge ruoli centrali nel trasporto intracellulare. È stato ampiamente assunto che molti cellulari carichi sono mossi da più kinesins e che carichi con motori più muovono più velocemente e per lunghe distanze; prove concrete, tuttavia, sono scarsa. Qui ci prova rigorosamente queste nozioni utilizzando gocce lipidiche negli embrioni della drosofila. Impieghiamo primo anticorpo inibizione, genetica, biochimica, e rilevamento delle particelle per dimostrare che 1 chinesina media motion plus-fine gocciolina. Quindi misuriamo come variazione nell'espressione chinesina-1 colpisce le forze guida singole goccioline e stimare il numero di kinesins attivamente impegnati per goccia. A differenza di in vitro, aumentato motori numeri risultati in viaggio distanze né velocità più elevate. I nostri dati suggeriscono che carichi in vivo contemporaneamente possono coinvolgere più kinesins e che proprietà di trasporto sono in gran parte influenzata dalla variazione nel numero di motore. A quanto pare, meccanismi di regolamentazione di ordine superiore piuttosto che numero motore per sé domina trasporto merci in vivo.

Trasporto Intracellulare: Come I Motori Funzionano Insieme?

Current Biology : CB. May, 2009  |  Pubmed ID: 19467211

Come molti motori spostare carichi sui microtubuli all'interno di una cella, e come lavorano insieme per raggiungere trasporto regolamentato? Un nuovo studio utilizza un'ottica trappola per studiare il moto di perline associato a proteine sulla superficie dei flagelli per rispondere a queste domande e si presenta con alcune risposte interessanti.

Domini Idrofobici E Base Come Bersaglio Proteine Di Goccioline Lipidiche

Traffic (Copenhagen, Denmark). Dec, 2009  |  Pubmed ID: 19874557

Negli ultimi anni, progressi nello studio dell'organizzazione laterale della membrana del plasma ha portato alla proposta che le cellule di mammiferi utilizzano due diversi organelli per immagazzinare lipidi: goccioline di lipidi intracellulari (LDs) e la membrana plasmatica caveolae. Prove sperimentali suggeriscono che caveolina (CAV) possa agire come una molecola sensibile lipido-organizzazione che connette fisicamente questi due organelli immagazzinare lipidi. Qui, si determinano le sequenze necessarie per l'efficiente ordinamento del CAV ad LDs. Mostriamo che targeting è un processo cooperativo mediato da due motivi. Dominio idrofobico centrale di CAV (Hyd) ancore CAV il reticolo endoplasmatico (ER). Successivi, caricati positivamente sequenze (Pos-Seqs) mediano l'ordinamento dei CAVs in LDs. I nostri risultati sono stati confermati identificando un equivalente, non conservati ma funzionalmente intercambiabili Pos-Seq in ALDI, una proteina di LD-residente bona fide. Utilizzando queste informazioni, siamo stati in grado di cambiare la destinazione una proteina citosolica e convertirlo in una proteina LD-residente. Ulteriori studi suggeriscono tre requisiti per l'assegnazione tramite questo meccanismo: la carica positiva di Pos-Seq, vicinanza fisica tra Pos-Seq e Hyd e un preciso orientamento spaziale tra due motivi. Lo studio rivela notevoli somiglianze con i segnali che l'obiettivo delle proteine della membrana dei mitocondri e dei perossisomi.

Trasporto Dell'adenovirus Tramite Interazione Diretta Di Dineina Citoplasmatica Con La Subunità Hexon Del Capside Virale

Cell Host & Microbe. Dec, 2009  |  Pubmed ID: 20006841

All'inizio della infezione, adenovirus viaggia al nucleo come un capside nudo utilizzando la dineina citoplasmatica motore dei microtubuli. Come la dineina complesso è reclutato per un carico virale rimane poco chiaro. Troviamo che dineina citoplasmatica e la sua DCTN1 di proteine associate e nudo/NudEL, ma non LIS1 o ZW10, colocalized con particelle di adenovirus in arrivo, postendosomal. Tuttavia, in contrasto con carichi fisiologici, associazione dineina per adenovirus era indipendente di queste proteine associate dineina. Dineina stessa direttamente interagito attraverso sue catene intermedie intermedie e leggere con l'adenovirus capside subunità hexon in modo pH-dipendente. Espressione di hexon o iniezione di anticorpi anti-hexon inibito trasporto virus ma non fisiologica dineina funzione. Questi risultati identificano hexon come un recettore diretto per dineina citoplasmatica e dimostrano che hexon reclute dineina per il trasporto al nucleo di un meccanismo ben distinto da quello per carico fisiologico dineina.

LIS1 E Nudo Indurre Uno Stato Di Forza Producendo Dineina Persistente

Cell. Apr, 2010  |  Pubmed ID: 20403325

Dineina citoplasmatica è responsabile di molti aspetti del movimento cellulare e subcellulare. LIS1, nudo e NudEL sono dineina Interactiani inizialmente implicati nella malattia dello sviluppo del cervello, ma oggi si sa essere richiesto in mitosi, migrazione, nucleare, centrosomal e trasporto dei microtubuli, cella e la crescita cono motilità. Identificazione di un ruolo specifico per queste proteine motore regolamento dineina citoplasmatica è rimasta elusiva. Troviamo che nudo reclute stabilmente LIS1 alla molecola dineina esonucleasica, dove LIS1 interagisce con il dominio motore durante lo stato di prepowerstroke del ciclo crossbridge dineina. Nudo abroga dineina forza produzione, considerando che LIS1 da solo o con nudo induce uno stato di persistente forza dineina che migliora la funzione ensemble di più dyneins per il trasporto in condizioni di carico elevato. Questi risultati probabilmente spiegano il requisito di LIS1 e nudo nel trasporto dei nuclei, cntrosome, cromosomi e il citoscheletro dei microtubuli, nonché la particolare sensibilità della migrazione dei neuroni a ridotta espressione LIS1.

Una Mutazione Di Coda Citoplasmatica Dineina Altera Processivity Motore

Nature Cell Biology. Dec, 2010  |  Pubmed ID: 21102439

Sono state riportate mutazioni nella coda della molecola dineina citoplasmatica di provocare malattie neurodegenerative nei topi. Il ceppo mutante del mouse le gambe agli angoli dispari (Loa) ha alterato trasporto assonale retrogrado, ma le carenze molecolare nella molecola dineina mutante, e come essi contribuiscono alla neurodegenerazione, sono sconosciute. Per rispondere a queste domande, abbiamo purificato dineina da topi wild-type e le gambe a topi mutanti angoli dispari. Utilizzando tecniche di biochimiche, singola molecola e live-cella-imaging, troviamo una marcata inibizione del coordinamento motore run-length in vitro e in vivo e significativamente alterata motore dominio nella dineina da topi mutanti. Questi risultati suggeriscono un ruolo potenziale per la coda di dineina in funzione motoria e forniscono la prova diretta di un collegamento tra il singolo motore processivity e malattia.

Deficit Di Caveolina-1 Causa Mitocondriale Suscettibilità Disfunzione E Apoptotic Colesterolo-dipendente

Current Biology : CB. Apr, 2011  |  Pubmed ID: 21497090

Caveolins (CAVs) sono componenti essenziali di caveolae, invaginations membrana plasmatica con fluidità ridotta, riflettendo l'accumulo di colesterolo. CAV proteine legano il colesterolo e la capacità di CAV per spostarsi tra i compartimenti cellulari aiuta controllo colesterolo intracellulare disossidanti. Nell'uomo, mutazioni CAV1 provocare lipodistrofia, trasformazione delle cellule e cancro. Topi perturbato gene CAV1 esibiscono le malattie cardiovascolari, diabete, cancro, aterosclerosi e fibrosi polmonare. Il meccanismo o i meccanismi alla base di questi effetti disparati sono sconosciuti, ma il nostro lavoro passato ha suggerito che CAV1 deficit potrebbe alterare il metabolismo: CAV1(-/-) topi mostrano rigenerazione epatica compromessa se non integrato con glucosio, suggerendo le inefficienze sistemiche che richiedono ulteriori prodotti intermedi metabolici. Stabilire un nesso funzionale tra CAV1 e metabolismo fornirebbe un tema unificante per spiegare queste patologie una miriade. Qui dimostriamo che alterata proliferazione e sopravvivenza bassa con restrizione di glucosio è una lacuna di cellule carenti CAV1 causata da alterata funzione mitocondriale. Senza CAV1, colesterolo libero si accumula nelle membrane mitocondriali, aumentando la condensazione di membrana e riducendo l'efficienza della catena respiratoria e difesa antiossidante intrinseca. All'attivazione della fosforilazione ossidativa, questo favorisce l'accumulo di specie reattive dell'ossigeno, con conseguente morte delle cellule. Confermiamo che questa disfunzione mitocondriale predispone gli animali carenti CAV1 a malattie mitocondriali come steatoepatite e neurodegenerazione.

Come Motori Molecolari Sono Disposti Su Un Cargo è Importante Per Il Trasporto Vescicolare

PLoS Computational Biology. May, 2011  |  Pubmed ID: 21573204

L'organizzazione spaziale della cellula dipende dal traffico intracellulare di carichi portati lungo i microtubuli e i filamenti di actina dalle proteine motore molecolare chinesina e dineina miosina. Anche se molto è conosciuto circa come singola funzione di motori, non vi è evidenza significativa che carichi in vivo sono trasportate da più motori. Mentre alcuni aspetti della funzione motoria multiple hanno ricevuto attenzione, come il carico stesso - e motore organizzazione su cargo - colpisce il trasporto non è stato considerato. Per risolvere questo problema, abbiamo sviluppato una simulazione Monte Carlo tridimensionale dei motori trasportando un carico sferico, soggetti a fluttuazioni termiche che producono diffusione rotazionale e traslazionale. Abbiamo trovato che queste fluttuazioni potevano esercitare un carico su eventualmente, diminuendo significativamente la corsa media distanza e velocità di grandi carichi, soprattutto al grande viscosità. Inoltre, la presenza del carico potrebbe aiutare notevolmente il motore per l'associazione produttivamente microtubulo: relativamente lenta diffusione rotazionale e traslazionale di dimensioni moderatamente carichi ha dato i motori ampie opportunità per associare a un microtubulo prima l'insieme motore/cargo diffonde fuori dalla portata di quello dei microtubuli. Per diffondere rapidamente carichi, la probabilità della loro associazione a un microtubulo è stata elevata se c'erano nelle vicinanze di microtubuli che si potrebbero facilmente raggiungere da diffusione translational. Nostre simulazioni trovano che uno dei motivi perché i motori possono essere circa 100 nm lungo è quello di migliorare i loro tassi 'on' quando associata ai carichi in modo paragonabile dimensioni. Infine, i nostri risultati ha suggerito che per regolare efficacemente il numero di motori attivi, motori dovrebbero essere raggruppati insieme, piuttosto che diffondersi in modo casuale sulla superficie del carico. Mentre la nostra simulazione utilizza i parametri specifici per la chinesina, questi effetti derivano da proprietà generiche di motori, carichi i filamenti, quindi dovrebbero essere applicati ad altri motori come bene.

Colesterolo Mitocondriale: Una Connessione Tra Caveolina, Metabolismo E Malattia

Traffic (Copenhagen, Denmark). Nov, 2011  |  Pubmed ID: 21801290

Caveolina (CAV) è un componente essenziale delle caveolae, invaginations arricchita di colesterolo della membrana del plasma delle cellule di mammiferi più. Tuttavia, non è limitato alla membrana plasmatica caveolae CAV, e piscine del CAV sono presenti nelle membrane intracellulari una miriade. CAV proteine strettamente legano il colesterolo e contribuiscono alla regolazione dei flussi di colesterolo e distribuzioni all'interno delle cellule. In questo contesto, abbiamo recentemente dimostrato che CAV1 regola il processo mal capito controllando i livelli di colesterolo mitocondriale. Colesterolo si accumula nelle membrane mitocondriali in assenza di CAV1, promuovendo la disfunzione dell'organello con conseguenze metaboliche importanti per le cellule e gli animali. In questo articolo, vi consigliamo un'ipotesi di lavoro che affronta il ruolo del CAV1 all'interno della rete omeostatica che regola l'afflusso/efflusso di colesterolo mitocondriale.

Imaging Ad Alta Risoluzione Rivela Coordinamento Indiretto Di Motori Opposti E Un Ruolo Per LIS1 Nel Trasporto Assonale Ad Alto Carico

The Journal of Cell Biology. Oct, 2011  |  Pubmed ID: 22006948

I ruoli fisiologici specifici fattori normativi dineina rimangono scarsamente comprensibili a causa della loro complessità funzionale e l'interdipendenza di dineina e chinesina le attività motorie. Abbiamo usato un approccio innovativo per vincere queste sfide, combinando acuta inibizione in vivo con rilevamento delle particelle automatizzato ad alta risoluzione spaziale e temporale. Inibizione acuta dineina nelle cellule nonneuronal ha causato una dispersione immediata delle diverse forme di carico, con conseguente da una forte diminuzione microtubule minus-end run length, seguito da una graduale diminuzione della plus-fine corre. Inibizione LIS1 acuta o LIS1 RNA interference ebbe poco effetto sulla lysosomes/late endosomes ma fortemente inibito trasporto assonale di grandi dimensioni, ma non piccole strutture vescicolari. I nostri risultati inibizione acuta argomentare contro attivazione diretta meccanica dei motori diretto opposto e offrono un nuovo approccio di potenziale ampia utilità nello studio della funzione della proteina motore in vivo. I nostri dati anche rivelano uno specifico ma ruolo limitato tipo cella per LIS1 in grande trasporto vescicolare e forniscono il supporto quantitativo primo per un ruolo generale di LIS1 in funzioni ad alto carico dineina.

Modelli Stocastici Meccanica Di Tiro Alla Fune Non Possono Spiegare Bidirezionale Trasporto Lipidico-goccia

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Nov, 2011  |  Pubmed ID: 22084076

Trasporto intracellulare attraverso il microtubule motori chinesina e dineina gioca un ruolo importante nel mantenimento della funzione e struttura delle cellule. Spesso, più motori chinesina o dineina spostare il carico stesso. La loro funzione collettiva dipende criticamente cinetica distacco dei singoli motori sotto carico, che si misura sperimentalmente qui. Questo vincolo sperimentale - combinato con altri parametri sperimentalmente risoluti-- quindi è incorporato nel modelli stocastici e media-campo teorici. Confronto dei risultati e i dati in vitro di modellazione dimostra buon accordo per il modello stocastico, ma non significa-campo. Molti carichi in vivo si muovono in entrambe le direzioni, frequentemente invertendo il corso. Perché sia chinesina e dineina sono presenti su carichi, un'ipotesi popolare che spiega le frequenti inversioni è che i motori di opposta polarità impegnano in non regolamentata stocastico rimorchiatori di guerra. Quindi, il movimento dei carichi può essere spiegato interamente dall'esito di queste competizioni opposto-motore. Qui, utilizziamo modelli stocastici e media-campo completamente calibrati per testare l'ipotesi di tiro alla fune. Né modello concorda bene con i nostri dati in vivo, suggerendo che, oltre all'inevitabile rimorchiatori di guerra tra motori opposti, c'è un ulteriore livello di regolamento non inclusa nei modelli.

Chinasi Di Caseina 2 Inverte Indipendente Dalla Coda Inattivazione Di Chinesina-1

Nature Communications. 2012  |  Pubmed ID: 22453827

Chinesina-1 è un motore di microtubule-base plus-fine, e difetti di trasporto basato su chinesina sono legati a malattie tra cui neurodegenerazione. Chinesina può auto-inibire attraverso un'interazione di testa-coda, ma si crede di essere attivo in caso contrario. Qui riportiamo un'inattivazione indipendente dalla coda di chinesina, reversibile della proteina di segnalazione malattia rilevante, chinasi 2 (CK2) della caseina. La maggior parte della chinesina inizialmente attivo (nativo o coda-di meno) perde la sua capacità di interagire con i microtubuli in vitro, e CK2 inverte questa inattivazione (circa quattro volte) senza alterare le proprietà di singolo motore di chinesina. Questa via di attivazione non richiede fosforilazione motore ed è indipendente da testa-coda auto-inibizione. In cellule di mammifero coltivate, riducendo l'espressione CK2, ma non la sua attività chinasica, diminuisce la forza necessaria per trasporto gocciolina lipidica, coerenza con una riduzione del numero di motori chinesina attivo di stallo. I nostri risultati forniscono la prima prova diretta di una proteina chinasi upregulating chinesina trasporti e suggeriscono un percorso romanzo per regolamentare l'attività di carico-limite chinesina.