Lika många sjukdomar, inklusive neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers, har kopplats till den defekta funktionen hos motorproteiner i celltransportsystem, att förstå krångligheterna i hur motorproteiner fungerar i deras inhemska trånga cellmiljöer är avgörande för att förstå vad som går fel när de fungerar felaktigt. Molekylära motorer är specialiserade proteiner som binder till en mängd olika organeller, kallas celllast, och transportera dem längs mikrotubuli filament (strukturella proteiner som vanligtvis kallas cellens motorväg). Motorproteiner fungerar ofta i grupper, binder till en last och tummar ihop längs glödtrådens väg i cellen.

I den senaste studien fungerar makromolekylär trängsel som en fysisk regelbunden intracellulär transport, publiceras i tidskriften Naturfysik , ledande forskare och biträdande professor i fysik vid NYU Abu Dhabi George Shubeita och hans team presenterar rönen att i en naturlig cellmiljö, som är full av en hög koncentration av makromolekyler, trängseln påverkar avsevärt hastigheten hos grupper av motorproteiner, men inte enstaka motorproteiner. Motorproteiner har isolerats från celler och studerats i laboratoriemiljö, men det här är första gången som last som transporteras av motorproteiner har studerats både i deras ursprungliga cell och i en miljö som imiterar den trånga cellulära miljön.

För att simulera den trånga naturen hos celler, bovint serumalbumin (ett serum koncentrerat med proteiner) applicerades på objektglas, förutom kinesinmotorproteinerna och mikrotubulifilamenten. Att använda laserljuset från en optisk pincett för att undersöka rörelsen av enstaka motorer och grupper av motorer, man fann att i mer trånga miljöer, motorer var mer benägna att falla av glödtråden när de motsatte sig. En grupp motorer skulle därför sättas tillbaka varje gång en enstaka motor föll från styrbanan. Även om grupper av motorer har visat sig sakta ner i inhemska cellmiljöer, de används vanligtvis för att transportera gods över långa avstånd och övervinna hinder de möter i en fullsatt cell genom att dela lasten, vilket singularmotorer inte kan göra.

"Vårt arbete belyser balansen som reglerar motorernas funktion för att uppnå ett robust transportsystem inom den komplexa cellen, ", sa Shubeita. "Att transportera laster dit de behövs inom den levande cellen är viktigt för dess överlevnad. Molekylära motorer fungerar som nanomaskiner som klarar denna uppgift med yttersta precision, trots de extremt trånga inre verken i cellen. Genom att modellera cellens miljö, vi har redit ut detaljerna om beteendet hos motorer i människokroppen, vilket är viktigt för att förstå vad som går fel när motorer griper tag för att bete sig ordentligt vid sjukdom."