細(xì)胞內(nèi)的各種分子是怎樣運輸傳遞不同的細(xì)胞器和結(jié)構(gòu)中的？馬達(dá)蛋白是如何區(qū)分“誰”該運輸“什么貨物”“到哪里去”？這是生命活動一個未解之謎。新的研究方法為傳統(tǒng)觀點帶來了不同的新見解。

細(xì)胞內(nèi)有各種細(xì)胞器和結(jié)構(gòu)，細(xì)胞內(nèi)的各種分子是怎樣運輸傳遞的？顯然不會是漂浮在細(xì)胞中簡單的自由擴散——細(xì)胞能保持其特有性狀，主要是因為細(xì)胞內(nèi)還有無數(shù)的微管蛋白相互交聯(lián)，支撐起薄薄的細(xì)胞膜和眾多胞內(nèi)結(jié)構(gòu)。這些被稱為“細(xì)胞骨架”的蛋白同時也擔(dān)負(fù)著細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運輸高速公路的責(zé)任，蛋白軌道上無時無刻不有“貨物“運輸——營養(yǎng)物質(zhì)、更換零件、和其他重要材料，從而保證了整個細(xì)胞功能的完整。馬達(dá)蛋白（Motor proteins）的樣子就像一對腿支持著長竿狀尾巴，沿著細(xì)胞公路運送貨物。 人類基因組表達(dá)45種被稱為驅(qū)動蛋白的馬達(dá)蛋白，其中15 - 20種參與運輸包在囊泡內(nèi)的重要組分。但驅(qū)動蛋白怎么知道誰負(fù)責(zé)攜帶什么貨物、要去哪里?

要回答此類問題，研究人員常常會表達(dá)一個帶有綠色熒光蛋白(GFP)標(biāo)記的目標(biāo)蛋白質(zhì)——將樣本放在紫外燈下就可以觀察標(biāo)記蛋白是否存在。只是用GFP標(biāo)記的馬達(dá)蛋白觀察它們到哪些地方去，并不太起作用——因為無處不在的馬達(dá)蛋白在運送它們的業(yè)務(wù)洪流會充滿整個場景，就像一個細(xì)胞版的光污染場景。
為了變通，先前的研究僅表達(dá)并用GFP標(biāo)記馬達(dá)蛋白的“腿”這一部分——即“馬達(dá)區(qū)”，并觀察這些空的“腿”去哪些地方旅行了。 這些實驗提供了證據(jù)支持“智能馬達(dá)”的理論——假設(shè)調(diào)控馬達(dá)蛋白“要到哪里去”是通過馬達(dá)區(qū)的偏向性來完成的，每個驅(qū)動蛋白只在特定的微管中運行，在這些微管終端之間運送囊泡“行李”。

但是Rensselaer 理工學(xué)院生物科學(xué)、生物技術(shù)和跨學(xué)科研究中心的助理教授Bentley的研究結(jié)果表明,“智能馬達(dá)”并不是唯一起作用的調(diào)控方法。Bentley實驗室開發(fā)的一種新的成像技術(shù)能夠?qū)⒓?xì)胞內(nèi)的馬達(dá)蛋白與其攜帶哪些“貨物”匹配起來，這更新了原有的關(guān)于細(xì)胞內(nèi)運輸如何到達(dá)其正確目的地的觀點（智能馬達(dá)論）。 這項研究集中在神經(jīng)元細(xì)胞，將有助于揭示一些神經(jīng)退行性疾病背后的機制。文章發(fā)表在本期的Traffic雜志上。

“我們發(fā)現(xiàn)，一定有別的調(diào)控機制，不同于傳統(tǒng)的如何在細(xì)胞內(nèi)引導(dǎo)驅(qū)動馬達(dá)蛋白的觀點,”Marvin Bentley是Rensselaer 理工學(xué)院生物科學(xué)、生物技術(shù)和跨學(xué)科研究中心的助理教授。 “有一個神秘的相互作用是我們所不知道的?！?br>
Bentley的實驗室開發(fā)了一種技術(shù)，僅表達(dá)每個驅(qū)動蛋白的尾巴并標(biāo)記GFP（這回不表達(dá)“腿”了）。驅(qū)動蛋白尾巴結(jié)合特定的囊泡，可以顯示哪種驅(qū)動蛋白會結(jié)合哪種貨物，可以換一個不同角度來看“誰將帶著什么貨物要去哪里”。在細(xì)胞開始表達(dá)驅(qū)動蛋白尾巴的幾個小時后，在視圖還沒有被越來越多發(fā)光的“尾巴”占滿之前——研究人員能夠觀察到每個驅(qū)動蛋白結(jié)合的所有囊泡。

結(jié)果表明,當(dāng)結(jié)合囊泡之后,“智能馬達(dá)”理論并不總是適用。有些驅(qū)動蛋白并沒有出現(xiàn)在其“智能馬達(dá)”偏向應(yīng)該出現(xiàn)的地區(qū)，而有的甚至出現(xiàn)在他們本來不應(yīng)該能去到的地方。

“很明顯,這不是僅由馬達(dá)區(qū)域偏向性決定這些馬達(dá)蛋白該去哪里，應(yīng)該還有別的調(diào)節(jié)方式“Bentley說。Bentley懷疑配體蛋白參與其中，并希望進(jìn)一步的研究揭示其確切的機制。

“在細(xì)胞內(nèi)，關(guān)鍵的神經(jīng)遞質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)代謝物的運動極為復(fù)雜，但我們必須了解這些基本過程才能控制某些疾病——疾病中這種細(xì)胞內(nèi)的交通運輸已發(fā)生錯誤，尤其是在神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)?！盋urt Breneman是Rensselaer科學(xué)學(xué)院院長。 ”Marvin在這個問題上的創(chuàng)新方法獲得了一個令人感興趣的見解，為開展進(jìn)一步研究指出了一個新的方向?！?/div>

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