生物的力量
2016/11/3 创新医学网

     从生物体的细胞水平来看，生物体内部分子的运动来自于微管马达蛋白的作用。蛋白构成了细胞内部各个生物成分之间的“钢性结构”即细胞骨架，这一结构像桥梁一样把细胞的各个组件连接起来。

     通过分子动力学的角度来认识生命运动，生命最原初的产生活动有丝分裂就与此紧密相关。为了保证遗传物质稳定地传递到两个相同的子代细胞中，有丝分裂中期的重要结构纺锤体发挥了至关重要的作用。纺锤体通过纺锤丝把亲本细胞中的一整套DNA完好地分离并平均分配到两个新的子细胞中。这个过程依靠的就是微管马达蛋白的作用，其通过推、拉等形式，完成推动细胞内部各组件的“运动”任务。

     “有丝分裂中的纺锤体是一个复杂的，完美的动力装置”最近加入美国伦斯勒理工学院生物科学系的定量生物学助理教授Forth说。“我们有一个关于机械运动的组件清单，但是不明白这一切是如何结合在一起并顺利的正常运作的。我的工作就是试图理解这些力量究竟是什么？”

     在Forth的研究中，他使用光俘获技术量化细胞结构部件如有丝分裂纺锤体所施加的力。

     许多关键的细胞过程依靠生物各成分之间的相互作用来行使各自的职能。在“零部件清单”中这些过程是相似的：微管蛋白、半刚性蛋白，可在细胞之间连接；有些蛋白质有锚定功能，起黏连和释放作用，与马达蛋白一起利用生物体内的化学能，沿着微管推动各组件的运动，或帮助微管蛋白自身移动。

    

     纺锤体的形成依赖于细胞中的一种细胞器——中心体。中心体由两个中心粒组成，中心体的中心粒处组装的微管蛋白形成有丝分裂中期的纺锤体。在有丝分裂中期，一些微管蛋白连接到染色体上，而另一些连接两个中心体，形成了染色体周围的笼子。纺锤体的纺锤丝移动到染色体聚集区的相对两侧，朝向相反的方向牵拉染色体，在微管马达蛋白的帮助下纺锤丝开始缩短并移动，拉动染色体到达细胞的左右两级，使得遗传物质分开。

     然而，这种力量的作用如何使得细胞内各成分以恰当的速度移动？Forth在实验室进行了测量。

     Forth利用聚苯乙烯珠和激光之间的关系，当光束聚焦在聚苯乙烯珠上时，任何试图移动珠子位置的尝试都会弯曲光束。可以使用光电检测器测量光方向的变化，并将其转换为物理力的测量。通过将细胞结构(如微管组件)附着到聚苯乙烯珠上，就可以测量该结构产生的物理作用力。

     这项研究非常复杂，需要跨学科，跨部门的继续合作来应对全球性挑战，解决世界上最紧迫的技术难题，促进能源安全、生物技术和人类健康的发展。

    

     作者简介

     Sandy

     世界很大，心愿很小：不负时光，不负心。

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