2020-02-14 21:55:01
测量力传递超分子连接的机械稳定性

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NUS生物物理学家开发了一种操纵分析方法,可以在单分子水平上量化分子间相互作用的机械稳定性和生化调控。

机械转导是关键的生理过程,细胞通过该过程感知机械刺激并将其转化为生化和生物反应。该过程负责体内的多种感觉,包括触摸,平衡和听觉。细胞使用各种超分子力传递键的集合进行机械转导。连接通常包括一些非共价连接的蛋白质,它们经受细胞内力。通过研究这些力传递链接的机械和生化调节,我们可以更好地了解所涉及的分子机制,这些分子机制可使细胞对外部变化做出反应。

国立大学物理与机械生物学研究所的严洁教授及其研究员李世民博士和余苗博士组成的研究团队开发了一种可直接测量机械稳定性和生化指标的操纵分析方法。在不同环境条件下的蛋白质分子。他们使用这种测定方法,系统地研究了在细胞机械转导中起关键作用的几种分子间界面。他们的研究结果表明,这些界面具有出乎意料的高机械稳定性。这种稳定性允许细胞功能的正常运行,涉及分子水平的力传递。

操纵测定就像一条长而柔软的绳子,可将两个被测分子束缚在一起。两个分子在初始状态下彼此粘附(成对状态)。当分子间的相互作用在机械力作用下破裂时,分子变得分离(未配对状态)。分离的分子通过柔性线保持彼此靠近,从而使它们在力减小后可以重新配对。分子的分离会导致分子沿力方向的延伸发生较大的逐步变化,可以进行测量(见图)。使用这种方法,可以定量两个分子之间的界面的机械稳定性。

严教授说:“先前了解机械感测的分子机制的努力主要集中在理解构成这些键的单个蛋白质以及与这些键相互作用的蛋白质。但是,将这些蛋白质连接在一起的力传递键的作用却是通过专注于这些力传递链接,我们可以获得细胞内机械传感机制的更系统的视图。这也可能导致开发针对这些链接的调节机械转导的新方法。”

“这些研究中开发的单分子测定法可以扩展为定量任何承力分子间界面的机械稳定性。它还可以潜在地用于寻找可能改变所选分子间界面的机械稳定性的药物,勒博士补充说。

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