生物：分子马达的最新研究
编辑 MSC 报导
杜克大学医学中心与日本东北大学的科学家发现两种单一胺基酸的转变，即可改变分子马达的行进方向，并以此制造了第一个双向分子马达。
此类分子马达其实是一种蛋白质。这种马达沿着微小管(microtubule)移动, 以在细胞内运输小囊胞(vesicles)或在细胞分裂时聚集并运送染色体。大多数分子马达会朝向微小管的快速增长端移动，仅少数会往反方向移动。在此之前，藉由这种机制移动的分子马达都只能朝单一方向行进。
这类分子马达的故障可能导致细胞分裂时染色体不正常的分布, 而造成疾病如唐氏症(Down syndrome)。经由了解马达的运作机制，以及它们如何安排染色体、引导细胞进行细胞分裂等，研究者希望能够了解病因并预防疾病的产生。
杜克的Syaryn Endow，同时也是Ncd胺基酸的发现者表示，改变分子马达里的这个胺基酸，马达的行为会有令人惊讶的改变。以Endow为首的研究论文，业已发表在这期的自然杂志[1]。至于马达的方向性是如何决定的，则仍是尚待解决的大问题。
Ncd马达是由颈部连接一长条状的柄到束状马达核心。由于蛋白质的折叠，处于Ncd颈部的一胺基酸可能接触到另一个位于马达核心的胺基酸。研究者发现，改变这个特定的颈部胺基酸会造成Ncd往不同方向移动。更令他们惊讶的是，改变马达核心里接触到颈胺基酸的那个胺基酸，一样可以改变马达的运动方向。突变后的Ncd马达则不具特定运动方向。
Endow制造突变的Ncd蛋白质马达。马达的功能则由他的同仁，日本东北大学的生物物理学家，Hideo Higuchi，加以测试及分析。Higuchi应用雷射显微术抓住微小的塑胶球，这个塑胶球上则黏着这些分子马达。当马达开始移动，也就是，当蛋白质改变形状，小球便开始移动，并且放大马达的微小运动。经由应用这个技术及分析结果数据，Higuchi能够侦测到马达如何沿着微小管移动。
分析显示，正常的Ncd马达只朝着微管的负端移动，并且以向右螺旋的方式绕着微小管 前进。突变后的Ncd，则可朝正端或负端前进，并且可向左或向右旋转。
现在Endow正计划进一步研究在生物体内，是何种原因造成Ncd的二向性。Ncd 是组成纺锤体(spindle)的必需结构。而纺锤体则是在细胞分裂，尤其是在制造卵细胞时，扮演着分离染色体的关键角色。Endow将要放置颈部突变的Ncd回果蝇(当初Ncd是在果蝇里找到的)，来看看到底是何种因素造就马达的双向性。
原文注：本文改编自杜克大学医学中心对外发布新闻。您若希望引用文章中的任何部分，请注明杜克大学医学中心为资料原始出处。
[1] Sharyn A. Endow & Hideo Higuchi, A mutant of the motor protine kinesin that moves in both directions on microtubules, Nature Vol. 406, 913-916 (2000)
参考来源：
Science Daily Magazine: Single Amino Acid Mutation Dramatically Alters Direction Of A Molecular "Motor"
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杜克大学医学中心
SciScape新闻 -- [September 14, 1999 ] 世界最小的马达
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