معلومة

المحاضرة 15: الهيكل الخلوي والبروتينات الحركية - علم الأحياء

المحاضرة 15: الهيكل الخلوي والبروتينات الحركية - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

المحاضرة 15: الهيكل الخلوي والبروتينات الحركية

البروتينات الحركية للهيكل الخلوي حقيقيات النوى

الحركية هي السمة المميزة للحياة. حتى الخلايا غير القادرة على الحركة النشطة داخل بيئتها تؤدي عمليات حركية أساسية داخل الخلايا. لقد تطور عدد من الآليات لتوليد القوى الميكانيكية المطلوبة لدفع الحركة البيولوجية. آلية ناجحة ومنتشرة بشكل خاص لإنتاج القوة البيولوجية تستخدم الإنزيمات الكيميائية الميكانيكية ، أو "البروتينات الحركية". تقوم هذه الإنزيمات بتحويل الطاقة الكيميائية ، عادة في شكل أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، إلى قوة ميكانيكية.

يتم إنشاء العديد من الحركات ، سواء الخلوية أو دون الخلوية ، للخلايا حقيقية النواة من خلال أنشطة البروتينات الحركية التي تعمل على ألياف الهيكل الخلوي الصلبة. تم التعرف على ثلاث عائلات فائقة من البروتينات الحركية للهيكل الخلوي. تعمل محركات عائلة الميوسين الفائقة على خيوط الأكتين لتوليد تقلصات سطح الخلية والتغيرات المورفولوجية الأخرى ، وحركة الحويصلة ، والتدفق السيتوبلازمي ، وتقلص الخلايا العضلية. أعضاء الأسرة الفائقة الحركية القائمة على الأنابيب الدقيقة من داينين ​​وكينيسين تنقل الحويصلات والعضيات داخل الخلايا ، وتتسبب في ضرب الأسواط والأهداب ، وتعمل داخل المغازل الانقسامي والانقسام الفتيلي لفصل الكروموسومات المنسوخة إلى خلايا النسل. يمكن التعرف على أعضاء كل عائلة فائقة السرعة من خلال وجود تسلسل فريد من الأحماض الأمينية التي تشكل مجال ارتباط ATP وإنتاج القوة للجزيء. ترتبط هذه "المجالات الحركية" المحفوظة بمجموعة متنوعة من متواليات البولي ببتيد التي يُفترض أنها تنقل خصوصية وظيفية إلى المحركات المختلفة. كل من هذه العائلات الفائقة مأهولة بالعديد من الأعضاء المتميزين الذين يؤدون أدوارًا خلوية مختلفة. في السنوات الأخيرة ، كشفت التقنيات الوراثية الجزيئية عن بروتينات حركية جديدة بسرعة أكبر من قدرتنا على تحديد وظائفها. تناولت المحادثات في هذه الجلسة من اجتماع حدود العلوم الألمانية الأمريكية الأدوار الخلوية لبعض هذه البروتينات الحركية.


البروتينات الحركية

يتم تصنيع وبيع خط إنتاج Cytoskeleton Motor Werks ™ (CMW) حصريًا بواسطة Cytoskeleton. تسهل هذه المنتجات تقدم البحث واكتشاف العقاقير في مجال البروتينات الحركية (Funk وآخرون 2005). نحن نركز على إنتاج بروتينات عائلة كينيسين وميوسين عالية النقاء ونشطة بيولوجيًا من أصل حقيقي النواة والفطريات. هذه الكواشف مخصصة لاكتشاف الأدوية المضادة للانقسام الخيطي والدراسات الآلية للنشاط الحركي. يحتوي خط Cytoskeleton Motor Werks ™ أيضًا على العديد من Biochem Kits ™ والأجسام المضادة والكواشف الأخرى ذات الصلة بالمحرك (مثل عامل استقرار الأنابيب الدقيقة ، Cat. # TXD01) والبروتينات (مثل الأنابيب الدقيقة مسبقة التشكيل ، Cat. # MT002).

لمزيد من المعلومات حول البروتينات الحركية ، يرجى النقر فوق عن علامة التبويب أعلاه.

تستخدم البروتينات الحركية كينيسين حقيقية النواة طاقة التحلل المائي ATP لتحريك الشحنات ، مثل الكروموسومات والحويصلات ، على طول شبكات الأنابيب الدقيقة للهيكل الخلوي [1]. إنها تلعب دورًا رئيسيًا في جميع جوانب النقل داخل الخلايا تقريبًا وتشارك في مجموعة واسعة من العمليات الفسيولوجية ، بما في ذلك التطور الجنيني [2] ، والنقل المحوري [3] ، والانقسام الخلوي [4]. إن الدور الأساسي للعديد من الكينيسينات في انقسام الخلايا ، وحقيقة أن الإفراط في التعبير عن الكينيسين قد ارتبط بالسرطانات مثل الأورام الأرومية الشبكية [5] ، تجعلها أهدافًا جذابة للغاية لتطوير مضادات الانقسام الفتيلي. تشير ملاحظة أن العديد من الكينيسينات يتم التعبير عنها حصريًا أثناء الانقسام الخلوي أيضًا إلى أنها قد تكون متفوقة على أهداف الأدوية المضادة للانقسام الفتيلي الحالية مثل التوبولين المعبر عنه في كل مكان [6،7].

الهيكل العام لـ Kinesins

العلامة التجارية لجميع kinesins هي وجود محفوظ

340 مجال محرك الأحماض الأمينية [8]. ينقسم هذا المجال إلى قسمين رئيسيين. الجزء الأول عبارة عن منطقة أساسية محفزة تتكون من موقع ربط ATP ، والذي يحفز التحلل المائي لـ ATP [9] وموقع ربط الأنابيب الدقيقة (MT) ، الذي يربط المحرك بمسار MT الخاص به [10]. الجزء الثاني هو ملف

10-40 منطقة عنق من الأحماض الأمينية والتي يعتقد أنها تساهم في حركة المحرك أحادية الاتجاه [11]. خارج المجال الحركي الكروي توجد منطقة ملفوفة حلزونية α ، تشارك في تكوّن البروتينات المتجانسة وغير المتجانسة ، والتي توجد بشكل شائع كمحولات متجانسة. تسمى هذه المنطقة بالساق [8]. غالبًا ما تفصل القصبة المجال الحركي عن المجال الكروي الثاني الذي يُطلق عليه الذيل. يُعتقد أن مجال الذيل متورط في ربط البضائع.

تصنيف Kinesin والتنوع الهيكلي

تم تحديد ما يقرب من 150 كينسين حتى الآن في الكائنات الحية التي تتراوح من الخمائر (S. cerevisiae يحتوي على ستة كينيسين) وفطريات للإنسان (حاليًا 13 كينيسين [12]). يعتمد التصنيف على تماثل المجال الحركي ، لا سيما في منطقة العنق والمناطق المجاورة [12]. من المتفق عليه حاليًا أن هناك ما لا يقل عن تسعة فئات من كينيسين [12 ، 13 ، 14]. هذه موضحة في الجدول 1. تعتمد التسمية (الموضحة بالخط العريض في الجدول 1) على موضع المجال الحركي داخل بروتين كينيسين ، وبالتالي تحتوي بروتينات N على مجال حركي في الطرف الأميني للبروتين بينما C- و M- يتم وضع المحركات في طرف الكربوكسي وفي منتصف البروتين على التوالي [12].

تم تصميم kinesins المؤتلف التي يقدمها الهيكل الخلوي لدمج المجال الحركي ، بما في ذلك منطقة الرقبة ، بالإضافة إلى معظم مجال القصبة ، وقد تم تصميم هذه التركيبات لإنشاء بنية خافتة عادية على الرغم من عدم اختبار ذلك عن طريق فحوصات الترسيب. تنادد

يمكن أن يختلف 340 منطقة محرك من الأحماض الأمينية داخل فئة معينة من كينيسين بين 74-81٪ هوية في فئة N-1 (محركات نقل الحويصلات الأكثر حفظًا) إلى 46-50٪ هوية في الفئة C (الأكثر تباينًا) [13]. النسبة المئوية للهوية بين الطبقات تنخفض إلى حوالي 35-40٪ [13]. كشفت المقارنات الهيكلية لبيانات المحرك المتاحة عن وجود تباين توافقي كبير بين المحركات من فئات كينيسين مختلفة وأن الاختلافات الهيكلية تتركز في ستة مجالات ، معظمها مهم وظيفيًا في ربط الأنابيب الدقيقة أو في ربط المحرك الأساسي بمنطقة القصبة [ 9،11]. بالنظر إلى التباين المرتفع نسبيًا بين محركات فئات kinesin المختلفة ، فمن المحتمل تحديد أدوية kinesin الخاصة بالفئة. ويدعم هذا الدليل الهيكلي البيانات البيوكيميائية التي أظهرت أن فئات مختلفة من ذبابة الفاكهة kinesins تظهر استخدامًا تفاضليًا لمجموعة متنوعة من نظائر ATP [15]. هذا مثير للإعجاب بالنظر إلى أن جيب ربط ATP هو أحد أكثر المناطق التي يتم الحفاظ عليها بشكل كبير في المجال الحركي [9]. تظهر هذه التجارب أنه حتى داخل نوع معين ، هناك اختلافات هيكلية واضحة بين فئات كينيسين التي يمكن استغلالها لغرض تطوير دواء انتقائي. في هذا الصدد ، من المشجع أننا تمكنا من اكتشاف الخصوصية التناظرية بين kinesins في اختبار HTS الخاص بنا (انظر تقرير المرحلة الأولى). لذلك نحن واثقون من أننا سنكون قادرين على اكتشاف المركبات الخاصة بفئة معينة والتي ستكون ذات فائدة محتملة كأدوية مضادة للسرطان.

فئة كينيسين *

الوظيفة الخلوية

هدف HTS التمثيلي **

بيانات تثبيط الانقسام الوظيفي

تحولت طفرات BimC في Aspergillus إلى فصل جسم عمود الدوران وتسببت في نمط ظاهري قاتل.

في الجسم الحي تسبب تثبيط الأجسام المضادة لـ HsEg5 عن طريق الحقن المجهري في خلايا هيلا في توقف 80٪ من الخلايا في الانقسام الفتيلي. تم تأكيد هذه النتائج باستخدام المسوخ الحركي HsEg5 المفرط التعبير.

تشارك في الانقسام الخلوي على الأرجح عن طريق الارتباط بالكروموسومات ومساعدتها على المحاذاة على لوحة الطور. (7 أعضاء ، 3 شعب)

في الجسم الحي مضاد المعنى و في المختبر أظهرت تجارب تثبيط الأجسام المضادة ونضوب المناعة الدور الأساسي للكروموكينسين في تنظيم المغزل وتحديد موضع الكروموسوم. أدى تثبيط المحرك إلى حدوث كتلة انقسامية وموت الخلايا في خلايا Xenopus. تم ربط تحرير الكروموكينيسين البشري بالورم الأرومي الشبكي

تشارك في تناقض الكروموسوم على لوحة الطور الطوري وربما حركة الكروموسوم في الطور A

في الجسم الحي أدى الإفراط في التعبير عن بروتين CENP-E بدون محرك في خط الخلية البشرية إلى فشل الكروموسومات في المحاذاة على لوحة الطور وأسفر عن كتلة انقسامية. علاوة على ذلك ، أدى الحقن المجهري للأجسام المضادة لـ CENP-E في خلايا هيلا أيضًا إلى حدوث كتلة انقسامية استمرت ما بين 4 إلى 17 ساعة وأدت إلى دخول جميع الخلايا في موت الخلايا المبرمج.

تشارك في الطور B من الانقسام وربما الحركية الخلوية.

أظهر متحولة من عائلة N-VI أن هذا المحرك ضروري للحركة الخلوية.

تشارك في تكوين المغزل الانقسامي والانتصافي ، ربما عن طريق تعديل ديناميكيات الأنابيب الدقيقة. قد يكون بعض الأعضاء ناقلات حويصلات حصرية.

أظهر تحليل الطفرات في حقيقيات النوى السفلية (الخميرة) أن الطفرات الصفرية في هذه الفئة من البروتين تؤدي إلى كتلة انقسامية مميتة عند G2 / M.

مطلوب لبدء حركة كروموسوم الطور وديناميكيات الأنابيب الدقيقة. بعض الأعضاء هم kinesins الحويصلة حصرا. (10 أعضاء ، 4 شعب)

أدى تثبيط بروتين M في الثدييات بمضادات المعنى إلى تعطيل الفصل الكروموسوم أثناء الطور. كما أدى الإفراط في التعبير عن بنية متحولة بدون محرك إلى اضطراب طور الطور.

نقل العضيات / الحويصلات

نقل العضيات / الحويصلات ، وخاصة الحويصلات المشبكية والميتوكوندريا

النقل العضوي / الحويصلة على وجه التحديد نقل الحويصلة الأمامية.

* نظام التصنيف الجريء مأخوذ من Hirokawa [12]. غالبًا ما يستخدم نظام التصنيف الموجود بين قوسين في الأدبيات وهو مأخوذ من Moore and Endow [14].

** أن ، نيدولانس الرشاشيات: هس ، الانسان العاقل: Dm، ذبابة الفاكهة سوداء البطن.

يشير التظليل الأصفر / الأخضر إلى فئات kinesins التي تعمل حصريًا في انقسام الخلايا ، ويشير التظليل الأصفر الفاتح إلى الفئات التي تحتوي على kinesins التي تعمل في انقسام الخلايا أو الانقسام ، وتشير المنطقة غير المظللة إلى kinesins التي تشارك في نقل الحويصلة فقط.

يتطلب البحث عن مضادات الفطريات المحتملة أن نحدد الاختلافات الهيكلية داخل فئة من kinesins ، كما هو مذكور أعلاه ، فإن المنطقة الحركية أقل تنوعًا داخل أي فئة معينة من kinesins من بين الفئات. في هذا الصدد ، هناك نقطتان ملاحظتان أولاً ، هدفنا الفطري الرئيسي هو بروتين BimC الذي ينتمي إلى أكثر فئات الكينيسين تنوعًا والتي تظهر حوالي 47٪ هوية داخل المنطقة الحركية (أي شيء أقل من 60٪ هوية تعتبر مقبولة للهدف التفاضلي الخصوصية) ، ثانيًا ، قمنا بتضمين منطقة القصبة شديدة التغير في أهداف البروتين المؤتلف (انظر الطرق التجريبية) والتي تقدم هدفًا محددًا نسبيًا للبروتين (& lt20٪ هوية) [13]. الأهم من ذلك ، أن تثبيط الجسم المضاد لمنطقة القصبة ثبت أنه يثبط في الجسم الحي وظيفة المحرك [16].

اختيار أهداف Kinesin لمقايسة HTS

يمكن تقسيم الوظيفة الخلوية للكينيسين إلى فئتين عريضتين ، النقل وتحديد المواقع من الحويصلات والعضيات الغشائية ، وتشكل المغزل الانقسامي وحركة الكروموسوم [12]. ليس من المستغرب أن تشترك فئة معينة من kinesins في العديد من أوجه التشابه الوظيفية. يمكن أن نرى من الجدول 1 أن أربع فئات من تسع فئات من محرك كينيسين متورطة حصريًا في انقسام الخلايا (المنطقة المظللة باللون الأصفر / الأخضر في الجدول 1) ، فئتان (C و M-) تحتويان على كل من ناقلات الحويصلات والمحركات الانقسامية ( المنطقة المظللة باللون الأصفر الفاتح في الجدول 1) ، وتعمل ثلاث فئات (NI و NIII و N-IV) حصريًا في نقل الحويصلات (المنطقة غير المظللة في الجدول 1).

لقد اخترنا متماثلًا بشريًا من كل فئة كينيسين [6،17،21،22،26،28،29،30،39] واثنين من الكينيسينات الفطرية من فطر الرشاشيات، أحد مسببات الأمراض البشرية [34] ، كأساس لمقايسة HTS (هذه موضحة في الجدول 1). من خلال فحص كل بروتين بمكتبة مركبة ، من الممكن إنشاء قاعدة بيانات أولية تسمح بتحديد المركبات التي تستهدف بشكل انتقائي فئة محددة لتقسيم الخلايا من kinesin البشري (منطقة مظللة داكنة في الجدول 1) مع عدم وجود تأثير على kinesins نقل الحويصلة. من المرجح أن تكون هذه المركبات فعالة في علاج الأمراض التي تصيب الإنسان مثل السرطان. وبالمثل ، تتفاعل المركبات على وجه التحديد مع فطر الرشاشيات يمكن متابعة kinesins كمضادات محتملة للفطريات.

Kinesins كأهداف صالحة ضد الانقسام

قبل البدء في برنامج اكتشاف دواء باهظ الثمن ، يتعين على المرء أن يقيم تقييماً نقدياً لمدى ملاءمة البروتين / البروتينات المقترحة لتلبية معايير هدف دوائي صالح. لقد جاء الدليل على أن الكينيسينات ستحقق أهدافًا ممتازة لتطوير الأدوية المضادة للانقسام الفتيلي من مجموعة من الأساليب التجريبية ، بما في ذلك تحليل الطفرات [40] وتجارب تثبيط الأجسام المضادة [7،32] وتثبيط نشاط كينيسين المضاد [19]. تم تلخيص مجموعة الأدلة هذه في الجدول 1 حيث يمكن ملاحظة أن التثبيط الوظيفي ل kinesin معين الانقسام يؤدي إلى تثبيط انقسام الخلايا. على سبيل المثال، في الجسم الحي تسبب تثبيط HsEg5 عن طريق الحقن المجهري للأجسام المضادة لـ Eg5 في خلايا هيلا في توقف 80٪ من الخلايا في الانقسام الفتيلي. تم تأكيد هذه النتائج باستخدام طفرات المجال الحركي HsEg5 مفرطة التعبير [7]. في مجموعة أخرى من التجارب ، في الجسم الحي أدى الإفراط في التعبير عن بروتين CENP-E بدون محرك في خط خلية بشرية إلى فشل الكروموسومات في المحاذاة على لوحة الطور وأسفر عن كتلة انقسامية [22]. علاوة على ذلك ، أدى الحقن المجهري للأجسام المضادة لـ CENP-E في خلايا هيلا أيضًا إلى حدوث كتلة انقسامية استمرت ما بين 4 إلى 17 ساعة وأدت إلى دخول جميع الخلايا في موت الخلايا المبرمج [22]. نظرًا لأن كلا هذين البروتينين مدرجان في اختبار HTS الخاص بنا ، فإننا نأمل جدًا أن تكون المركبات الموجهة ضد هذه المحركات ذات صلة علاجية. ومن المثير للاهتمام أن فئة N-V kinesin (الجدول 1) تحتوي على بروتين الكروموكينيسين البشري الذي تم ربطه بالورم الأرومي الشبكي [5]. حقيقة أن تثبيط مضادات المعنى والأجسام المضادة لـ Xenopus يؤدي تماثل هذا المحرك إلى حدوث كتلة انقسامية وموت الخلايا [19] وهو مؤشر مشجع على أن الأدوية التي تستهدف الكروموكينيسين البشري قد تكون مفيدة علاجيًا في علاج / الوقاية من الورم الأرومي الشبكي.

في حقيقيات النوى المنخفضة ، ساعد التحليل الطفري في توضيح دور كينيسينات الانقسام الفتيلي. غالبًا ما تؤدي الطفرات في كينيسين واحد إلى كتلة انقسامية ونمط ظاهري قاتل. هذا هو الحال بالنسبة لبروتين AnBimC الذي اخترناه كهدف مضاد للفطريات [34]. ومع ذلك ، في بعض الحالات ، تم إثبات التكرار الوظيفي في شكل جينين متجانسين للغاية يؤديان نفس الوظيفة [41]. في هذه الحالات ، يجب التخلص من كلا الجينين من أجل إنتاج النمط الظاهري الانقسامي. من البروتينات المحددة للانقسام التي اخترناها من أجل لوحة كينيسين التمثيلية ، تلك التي تم تثبيطها في الجسم الحي (ثلاثة من خمسة ، انظر الجدول 1) يعرضون نمطًا ظاهريًا محددًا يشير إلى أنهم لا يظهرون التكرار الوظيفي ، أو أن التماثل المرتبط بهم ممنوع أيضًا. قد يُظهر الاثنان المتبقيان ، HsChromokinesin و HsMKLP1 التكرار الوظيفي في الجسم الحي وينبغي أن يؤخذ هذا الاحتمال في الاعتبار إذا كانت المقايسات الثانوية القائمة على الخلية لا تؤدي إلى النمط الظاهري للوقف الانقسامي.

الأهم من ذلك ، تشير جميع البيانات المتاحة إلى أن الأجسام المضادة الموجهة ضد الكينيسينات الانقسامية تؤثر بشكل خاص على العملية الانقسامية ولكن ليس لها تأثير على وظائف نقل حويصلة كينيسين [42]. في الواقع ، غالبًا ما يؤدي تثبيط كينيسين معين إلى نمط ظاهري خاص بدورة الخلية. على سبيل المثال ، لم يؤد تثبيط المنطقة الحركية في kinesin MCAK من الفئة M إلى أي تأثير على تجميع المغزل ولكنه منع حركة الكروموسوم [32]. تشير هذه البيانات إلى أن مثبطات محددة لمحركات كينيسين ستثبط العملية الانقسامية على وجه التحديد دون التأثير على الوظائف الخلوية الهامة الأخرى.

المزايا المحتملة لأهداف Kinesin على أهداف مكافحة الانقسام الحالية

إن أنبوب بروتين المغزل الدقيق هو الهدف الرئيسي لمضادات الانقسام الفتيلي الحالية مثل التاكسول والفينبلاستين [43،44]. من المقبول عمومًا أن هذه الأدوية تعمل عن طريق قمع ديناميكيات الأنابيب الدقيقة بشكل مباشر أثناء الانقسام [45 ، 46]. يتم تفضيل الخصوصية تجاه الخلايا المنقسمة نظرًا لحقيقة أن ديناميكيات الأنابيب الدقيقة أكبر بكثير في الخلايا الانقسامية من الخلايا الهادئة. ينتج عن العلاج بالعقاقير كتلة انقسامية تدخل خلالها الخلايا في مسار موت الخلايا المبرمج وتموت [47]. نظرًا لطبيعة آلية عملها ، فإن جميع مضادات الانقسام الفتيلي ، بما في ذلك التاكسول والفينبلاستين ، ستؤثر بشكل سلبي إلى حد ما على الخلايا الانقسامية الطبيعية مثل تلك الموجودة في الغدة الصعترية والخصية والأمعاء الدقيقة والقولون والمشيمة. . ومع ذلك ، فإن مضادات التوبولين تعاني أيضًا من الآثار الجانبية التي تحد من جرعة السمية العصبية بسبب حقيقة أن التوبولين موجود بكميات كبيرة في الأنسجة العصبية [49،50].

تتمثل الميزة الرئيسية للكينيسينات الانقسامية كأهداف محتملة للعقاقير المضادة للانقسام في حقيقة أن تعبيرها غالبًا ما يتم تنظيمه بإحكام ليتزامن مع الحدث الانقسامي. على سبيل المثال ، يتم التعبير عن HsMCAK فقط في الخلايا المتكاثرة حيث ثبت أن التعبير منظم بإحكام على مستوى النسخ [6] يرتبط HsEg5 فقط بالأنابيب الدقيقة أثناء الانقسام ، ولا يرتبط بذلك في الجسم الحي مع MTs أثناء الطور البيني [7] يتم التعبير عن الكروموكينيسينات حصريًا في الخلايا المتكاثرة حيث تكون بروتينات قصيرة العمر ، ربما يتم تنظيمها بواسطة آلية تحلل تشبه السيكلين [51] وقد ثبت أن CENP-E ترتبط مع kinetochores فورًا بعد الانهيار النووي وتظل مرتبطة تمامًا حتى الطور B ، عندما ينتقل إلى مغزل الطور B ويتحلل لاحقًا عبر مسار يشبه السيكلن [52]. يتنبأ التنظيم الصارم لتعبير كينيسين الانقسامي بأن هذه ستكون أهدافًا مضادة للانقسام الخيطي محددة للغاية مع الحد الأدنى من الآثار الجانبية للحد من الجرعة.

1) Wang، SZ & amp Alder، R. Chromokinesin: بروتين نووي مرتبط بالحمض النووي يشبه كينيسين. J. خلية بيول. 128: 761-768 [1995]

2) هيوز ، د. توقع مستقبل البحث والتطوير - العلم أم الفن؟ قرص المخدرات. اليوم 3: 487-489 [1998]

3) كرانتس ، أ. تنويع عملية اكتشاف الدواء. طبيعة التكنولوجيا الحيوية. 16: 1294 [1998]

4) راو ، ك. اتصالات قصيرة. قرص المخدرات. اليوم. 3: 349 [1998]

5) Ansell، J. المناطق الساخنة والباردة في البحث العلاجي: دراسة استقصائية لأفضل 50 شركة أدوية. عصري. قرص المخدرات. مايو / يونيو: 19-22 [1999]

6) Endow، S.، Henikoff، S.، Niedziela، L. وساطة الفصل الانقسامي والكروموسوم الانقسامي المبكر في ذبابة الفاكهة بواسطة بروتين مرتبط بالكينيسين. Nature 345: 81-83 [1990]

7) Endow، S.، Chandra، R.، Komma، D.، Yamamoto، A.، Salmon، E. تؤدي طفرات البروتين الحركي للأنابيب الدقيقة ذبابة الفاكهة ncd إلى عيوب مركزية وقطب مغزل في الانقسام. J. خلية علوم. 107: 859-867 [1994]

8) Meluh ، P. ، Rose ، M. KAR3 ، وهو جين مرتبط بالكينيسين مطلوب للاندماج النووي للخميرة. الخلية 60: 1029-1041 [1990]

9) O’Connell، M.، Meluh، P.، Rose، M.، Morris، R. قمع عيب المغزل الانقسامي bimC4 عن طريق حذف klpA ، وهو جين يقوم بترميز بروتين يشبه كينيسين مرتبط بـ KAR3 في Aspergillus nidulans. J. خلية بيول. 120: 153-162 [1993]

10) Hoang، E.، Whitehead، J.، Dose، A.، Burnside، B. استنساخ كينسين جديد C-terminal kinesin (KIFC3) يقوم بتعيين الكروموسوم البشري 16q13-q21 وبالتالي فهو جين مرشح لـ Bardet-Biedl متلازمة. علم الجينوم 52: 219-222 [1998]

11) Kim، I.، Jun، D.، Sohn، U.، Kim، Y. الاستنساخ والتعبير عن جين كينيسين المرتبط بالانقسام البشري. بيوتشيم. بيوفيز. اكتا. 1359: 181-186 [1997]

12) ماني ، ت ، هنتر ، أ ، واجنباخ ، إم ، ووردمان ، إل. إن الكينيسين المرتبط بالانقسام الخيطي مهم لفصل كروموسوم الطور. J. خلية بيول. 142: 787-801 [1998]

13) ووترز ، ج. ، سالمون ، إي. الهيكل الخلوي: كينيسين كارثي. بالعملة. بيول. 6: 361-363 [1996]

14) Enos، A.، Morris، N. إن طفرة الجين الذي يشفر بروتينًا شبيهًا بالكينيسين يمنع الانقسام النووي في A. nidulans. الخلية 60: 1019-1027 [1990]

15) Blangy، A.، Chaussepied، P.، Nigg، E. طفرة من نوع Rigor في بروتين kinesin المرتبط HsEg5 يغير موقعه تحت الخلوي ويحث على تجميع الأنابيب الدقيقة.

16) Sawin، K.، LeGuellec، K.، Phillippe، M.، Mitchinson، T.Mitotic spindle Organization by a plus end الموجه للأنابيب الدقيقة المحرك. Nature 359: 540-543 [1992]

17) Blangy، A.، Lane، H.، d'Herin، P.، Harper، M.، Kress M.، Nigg، E. Phosphorylation by p34cdc2 ينظم ارتباط المغزل بـ Eg5 البشري ، وهو محرك كينيسين ضروري للمغزل ثنائي القطب تشكيل في الجسم الحي. الخلية 83: 1159-1169 [1995]

18) Walczak، C.، Vernos، I.، Mitchison، T.، Karsenti، E. نموذج للأدوار المقترحة لمختلف البروتينات الحركية القائمة على الأنابيب الدقيقة في إنشاء قطبية المغزل. بالعملة. بيول. 8: 903-913 [1998]

19) Vernos، I.، Raats، J.، Hirano، T.، Heasman، J.، Karsenti، E.، Wylie، C. Xklp1 ، وهو بروتين شبيه بالكروموسومات Xenopus kinesin ضروري لتنظيم المغزل وتحديد موقع الكروموسوم. الخلية 81: 117-127 [1995]

20) Tokai، N.، Fujimoto، A.، Toyoshima، Y.، Tsukita، S.، Inoue، J.، Yamamota، T. . EMBO J. 15: 457-567 [1996]

21) يان ، آر تي ، وانغ ، س. زيادة نشاط مناعة الكروموكينيسين في خلايا الورم الأرومي الشبكي. الجين 189: 263-267 [1997]

22) Schaar، B.، Chan، G.، Maddox، P.، Salmon، E.، Yen، T. تعتبر وظيفة CENP-E في kinetochore ضرورية لمحاذاة الكروموسوم. J. خلية بيول. 139: 1373-1382 [1997]

23) Yen، T.، Li، G.، Schaar، B.، Cleveland، D. CENP-E هو محرك حركي مفترض يتراكم قبل الانقسام الفتيلي. Nature 359: 536-539 [1992]

24) Wood، K.، Sakowicz، R.، Goldstein، L.، Cleveland، D. CENP-E هو محرك حركي ذو طرف موجب مطلوب لمحاذاة كروموسوم الطور. الخلية 91: 357-366 [1997]

25) Lombillo، V.، Nislow، C.، Yen، T.، Gelfand، V.، McIntosh، R. الأجسام المضادة إلى المجال الحركي kinesin و CENP-E تمنع الحركة المعتمدة على إزالة البلمرة للأنابيب الدقيقة للكروموسومات في المختبر. J. خلية بيول. 128: 107-115 [1995]

26) نيسلو ، سي ، لومبيلو ، V. Nature 359: 543-547 [1992]

27) Adams، R.R.، Tavares، AA، Salzberg، A.، Bellen، H.، Glover، D. Pavoretti يشفر بروتين يشبه كينيسين مطلوب لتنظيم المغزل المركزي والحلقة الانقباضية للحركة الخلوية. الجينات و أمبير التنمية. 12: 1483-1494 [1998].

28) Wright، B.، Terasaki، M.، Scholey، J. J. خلية بيول. 123: 681-689 [1993]

29) بوك تي تي. وماركوس بي. 1956. عمل الأشعة السينية على خلايا الثدييات. J. إكسب. ميد. 103 ، 653-666.

30) Brown JM and Wouters BG ، 1999. موت الخلايا المبرمج ، p53 ، وحساسية الخلايا السرطانية للعوامل المضادة للسرطان. أبحاث السرطان ، القس 59 ، 1391-1399.

31) Enos، AP & amp Morris، NR. إن تحور الجين الذي يشفر بروتينًا شبيهًا بالكينيسين يمنع الانقسام النووي في Aspergillus nidulans. الخلية 60: 1019-1027 [1990].

32) Yen، TJ.، Li، G.، Schaar، BT.، Szilak، I. and Cleveland، DW. CENP-E هو محرك حركي مفترض يتراكم قبل الانقسام الفتيلي. الطبيعة 359 (6395): 536-539 [1992].

33) Wang، SZ & amp Alder، R. Chromokinesin: بروتين نووي مرتبط بالحمض النووي يشبه كينيسين. جي سيل بيول. 128: 761-768 [1995].

34) Blangy، A.، Lane، HA.، d’Herin، P.، Harper، M.، Kress، M. and Nigg، EA. الفسفرة بواسطة p34cdc2 تنظم ارتباط المغزل للإنسان Eg5 ، وهو محرك مرتبط بالكينيسين ضروري لتشكيل المغزل ثنائي القطب في الجسم الحي. الخلية 83 (7): 1159 [1995].

35) Navonne، F.، Niclas، J.، Hom-Booher، N.، Sparks، L.، Bernstein، H.، McCaffrey، G and Vale، R. المجال الطرفي C مع الأنابيب الدقيقة السيتوبلازمية في خلايا CV-1 المنقولة. J. خلية بيول. [1992].

36) Telford، EA.، Wightman، P.، Leek، J.، Markham، AF.، Lench، NJ. وبونثرون ، DT. استنساخ cDNA ، والتنظيم الجيني ، والتوطين الكروموسومي لجين بشري جديد يشفر بروتينًا مرتبطًا بـ kinesin يشبه إلى حد كبير الماوس Kif3C. بيوتشيم. بيوفيز. الدقة. بالاتصالات 242 (2): 407 [1998].

37) Hoang، E.، Whitehead، J.، Dose، A.، Burnside، B. Cloning of a new C-terminal kinesin (KIFC3) that map to human chormosome 16q13-q21 وبالتالي فهو جين canidate لـ Bardet-Biedl متلازمة. علم الجينوم 52: 219 [1998].

38) Kim، IG.، Jun، DY.، Sohn، U. and Kim، YH. الاستنساخ والتعبير عن جين كينيسين المرتبط بالانقسام البشري. بيوكيم. بيوفيز. اكتا 1359 (3): 181 [1997].

39) نيسلو ، سي ، لومبيلو ، فيرجينيا ، كورياما ، آر ، وماكينتوش ، جونيور. إنزيم محرك موجه بطرف زائد يحرك الأنابيب الدقيقة المضادة للتوازي في المختبر يترجم إلى المنطقة البينية للمغازل الانقسامية. طبيعة 359 (6395): 543 [1992].

40) ميدلتون ك وكاربون ج. (1994). kinesin المشفر بـ Kar3 هو محرك موجه بطرف ناقص يعمل مع بروتينات ربط مركزية (CBF3) على في المختبر الخميرة kinetochore. بروك. ناتل. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية. 91:7212-7216.

41) آيزاوا ، هـ. ، سيكين ، واي ، تاكيمورا ، ر. ، زهانج ، ز. ، نانجاكو ، إم ، وهيروكاوا ، إن. (1992). عائلة Kinesin في الجهاز العصبي المركزي في الفئران. J. خلية بيول. 119:1287-1296.

42) ي. وآخرون. (1994) بروتين محرك جديد قائم على الأنابيب الدقيقة (KIF4) لنقل العضيات ، والذي يتم تنظيم تعبيره عن طريق النمو. J. خلية بيول. 127:187-201.

43) Enos، A.P. and Morris، N.R. (1990). إن طفرة الجين الذي يشفر بروتينًا شبيهًا بالكينيسين يمنع الانقسام النووي في A. nidulans. زنزانة 60:1019-1027.

44) نيسلو ، سي ، لومبيلو ، في.أيه ، كورياما ، آر ، وماكينتوش ، جي آر (1992). إنزيم محرك موجه بطرف زائد يحرك الأنابيب الدقيقة المضادة للتوازي في المختبر يترجم إلى المنطقة البينية للمغازل الانقسامية. طبيعة سجية 359:543-547.

45) فيل ، R.D. ، ريس ، ت. وشيتز ، م. (1985) التعرف على البروتين المولِّد للقوة الجديدة ، كينيسين ، المتورط في الحركة القائمة على الأنابيب الدقيقة. زنزانة 42: 39-50.

46) Pesavento، P.A.، Stewart، R.J. وجولدشتاين ، إل. (1994). توصيف البروتين الشبيه بالكينيسين KLP68D في ذبابة الفاكهة: الأدوار المحتملة في النقل المحوري. J. خلية بيول. 127: 1041-1048.

47) Wood، K.، Sakowicz، R.، Goldstein، L.، Cleveland، D. CENP-E عبارة عن محرك kinetochore موجّه نهائيًا إضافيًا مطلوبًا لمحاذاة الكروموسوم الطوري. الخلية 91: 357-366 [1997].

48) Ames، B.N.، McCann، J. & amp Yamasaki، E. (1975) طرق الكشف عن المواد المسرطنة والمطفرة باستخدام اختبار طفرات السالمونيلا / الثدييات الدقيقة. الدقة الطفرة. 31 ، 347-364.

49) Shrivastava، R.، John، G.W، Rispat، G.، Chevalier، A.، and Massingham، R. 1991. هل يمكن التنبؤ بالجرعة القصوى المسموح بها في الجسم الحي باستخدام تقنيات المختبر؟ فرضية عمل. ATLA 19: 393-402.

50) بيري ، م. & amp Friend ، DS (1969) إعداد عالي الإنتاجية لخلايا متني كبد الفئران المعزولة. مجلة بيولوجيا الخلية، 43 ، 506-520.

51) Schmetz، E.G.، Hazelton، GA، Hall، J.، Watkins، P.B.، Klaassen، CD، & amp Guzelian، PS (1986). تحريض نشاط ترانسفيراز أحادي ديجيتوكسيجينين UDP-glucuronyltransferase بواسطة الجلوكوكورتيكويدات والمحرضات الأخرى للسيتوكروم P-450p في الثقافات أحادية الطبقة الأولية لخلايا الكبد لدى الفئران البالغة وفي الكبد البشري. J. بيول. تشيم ، 261 ، 8270-8275.

تم الاستشهاد بمنتجات البروتينات الحركية للهيكل الخلوي مئات المرات على مدار العقدين الماضيين. يتم وصف عدد قليل محدد هنا ، لمزيد من الاستشهادات على المنتجات الفردية ، يرجى استخدام اقتباسات علامة التبويب في كل صفحة منتج فردي.

Kinesin ELIPA Biochem Kit (Cat. # BK060) - فحص ATPase المنشط للأنابيب الدقيقة.

بوريسوف وآخرون ، 2011. ألزهايمر أ-بيتا يعطل المغزل الانقسامي ويثبط بشكل مباشر محركات الأنابيب الدقيقة الانقسامية. دورة الخلية. 10, 1-14.

مجال بروتين محرك Eg5 (Cat. # EG01)

بوريسوف وآخرون ، 2011. ألزهايمر أ-بيتا يعطل المغزل الانقسامي ويثبط بشكل مباشر محركات الأنابيب الدقيقة الانقسامية. دورة الخلية. 10, 1-14.

Phalloidins الفلورية النشطة ، على سبيل المثال Phalloidin (رودامين ، القط # PHDR1)

إزراتي ، إي جيه ، بارتريدج ، إم إيه وجونديرسن ، جي جي (2005). يتم تفكيك الالتصاق البؤري الناجم عن الأنابيب الدقيقة بواسطة الدينامين والالتصاق البؤري كيناز. نات. خلية بيول. 7 ، 581-590.

جوميز ، إي آر ، جاني ، إس وجاندرسن ، جي جي (2005). الحركة النووية التي ينظمها Cdc42 و MRCK والميوسين وتدفق الأكتين تؤسس استقطاب MTOC في الخلايا المهاجرة. الخلية 121 ، 451-463.

باكليتاكسيل: 2 ملم (Cat. # TXD01)

Kosturko، L.D، Maggipinto، M.J، D'Sa، C.، Carson، J.H and Barbarese، E. (2005). يرتبط الجين المفرط التعبير عن الورم البروتيني بالأنابيب الدقيقة ببروتين RNA غير متجانس البروتين النووي A2. مول. بيول. الخلية 16 ، 1938-1947.

Teckchandani ، A.M ، Birukova ، A. A. ، Tar ، K. ، Verin ، A. D. and Tsygankov ، A. Y. (2005). يرتبط بروتين c-Cbl متعدد النطاقات بالتوبولين ويثبت الأنابيب الدقيقة. إكسب. دقة الخلية. 306 ، 114-127.

السؤال 1: كيف يمكنني إعداد مقايسة فحص المخدرات باستخدام بروتين كينيسين الخاص بي؟

الجواب 1: تستخدم بروتينات Kinesin الحركية الأنابيب الدقيقة (MTs) كركيزة لتنظيم مجموعة واسعة من الأحداث الحركية داخل الخلية. لقد ثبت أنها تنقل الشحنات مثل الكروموسومات والأوعية على طول مسارات MT. يعمل Kinesins من خلال الاستفادة من طاقة ATP عن طريق التحلل المائي ، وهو نشاط يتعزز بشكل كبير في وجود MTs. لفحص الأدوية التي تعدل التفاعلات بين البروتينات الحركية و MTs ، يمكن استخدام مقايسة kinesin ATPase المنشط بواسطة MT كاختبار لنشاط ATPase المنشط بواسطة MT في kinesins. طور الهيكل الخلوي اثنين من هذه الاختبارات ، نقطة نهاية واحدة وأخرى حركية ، والتي تكون مفيدة لاكتشاف مُعدِّلات كينيسين وتحسينها. يقيس كلا الاختبارين مستويات الفوسفات غير العضوي (P i) الناتجة عن نشاط كينيسين أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATPase) المنشط بالأنابيب الدقيقة. توفر مجموعتا اختبار الكيمياء الحيوية من نوع kinesin ATPase (Cat. # BK053 و BK060) بروتين MTs و kinesin ذو السلسلة الثقيلة (KHC) جنبًا إلى جنب مع المحاليل والكواشف اللازمة لقياس إنتاج Pi كوسيلة لفحص الأدوية التي تعدل وظيفة kinesin و / أو MT الوظيفية التفاعلات. هذه المجموعات مفيدة لاكتشاف مثبطات ومنشطات كينيسين (Cat. # BK053 و BK060) وكذلك تحديد Vالأعلى وكقط قيم بروتين محرك كينيسين (Cat. # BK060).

السؤال 2: ما هي المجموعات المتوفرة لوصف البروتينات الحركية المفترضة؟


ريتشارد جيه ماكيني ، دكتوراه.

لدي اهتمام بحثي طويل الأمد بالهيكل الخلوي ، وخاصة البروتينات الحركية التي تستخدم الهيكل الخلوي كمسارات للنقل داخل الخلايا. كنت محظوظًا في الحصول على فرصة في البحث الأساسي في وقت مبكر من مسيرتي الجامعية ، حيث عملت على مسارات الإشارات المتعلقة بالسرطان. منحني هذا العمل خبرة مبكرة قيّمة في المختبر ، وأكد لي أنني أريد متابعة البحث كمهنة. لقد تابعت بحثًا للخريجين يركز على التنظيم الكيميائي الميكانيكي للداينين ​​السيتوبلازمي لمحرك الأنابيب الدقيقة. في جامعة كولومبيا ، انضممت إلى مختبر الدكتور ريتشارد فالي ، الذي اكتشف البروتين الحركي داينين ​​السيتوبلازمي. كان عملي أول من وصف كيف يمكن لبروتينين تنظيميين ، LIS1 و NudE ، تعديل ناتج محرك داينين ​​، وتحويله من محرك ضعيف إلى محرك ثابت. جمع هذا العمل بين مناهج الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية لتقديم نظرة ثاقبة للأسئلة طويلة الأمد في مجالات دينين وتطور الدماغ ، حيث أن LIS1 هو الجين المسبب للمرض النمائي العصبي lissencephaly. انتقلت بعد ذلك إلى مختبر الدكتور رون فالي في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو لمواصلة دراستي على Dynein باستخدام الفحص المجهري المتقدم للجزيء. في مختبر رون ، قدمت العديد من المساهمات في مجال Dynein ، بما في ذلك كيفية تنظيم Dynein لشبكات الأنابيب الدقيقة ، وكيفية تنشيطها وربطها بالشحن من خلال مركب dynactin وبروتينات المحول ، وكيف يتأثر نشاطها الحركي بشكل مباشر بالتعديل اللاحق للترجمة لـ الأنبوب الدقيق يتتبع نفسه.

الاهتمامات البحثية

البروتينات الحركية والهيكل الخلوي

My lab is interested in the fascinating world of molecular movement. We study how cells internally organize using molecular motor proteins. In particular, we focus on the microtubule cytoskeleton and the motor proteins that use this filament system for transport (kinesins and dyneins). We are interested in allosteric regulation of motor protein movement, how motor activity is balanced and coordinated, and how dysfunction in motor activity leads to human diseases such as cancer and neurodegeneration. The lab combines advanced molecular biology, biochemistry and single-molecule TIRF microscopy to address these problems.

Grad Group Affiliations

Specialties / Focus

  • الكيمياء الحيوية
  • بيولوجيا الخلية
  • Cell Division and the Cytoskeleton
  • علم الأعصاب

Honors and Awards

  • NIH Pathway to Independence Award (K99/R00 - NINDS)
  • NIGMS Maximizing Investigators' Research Award (MIRA) (R35)
  • March of Dimes Basil O'Connor Starter Scholar Award

درجات

  • 2010 Ph.D. Pathology and Cell Biology Columbia University
  • 2002 B.S. Biology Xavier University

Publications:

Lam AJ, Rao L, Anazawa Y, Okada K, Chiba K, Dacy M, Niwa S, Gennerich A, Nowakowski DW, McKenney RJ. A highly conserved 310 helix within the kinesin motor domain is critical for kinesin function and human health. تقدم العلم. 2021 Apr 307(18):eabf1002. doi: 10.1126/sciadv.abf1002. PMID: 33931448.

Sharma A, Preece B, Swann H, Fan X, McKenney RJ, Ori-McKenney KM, Saffarian S, Vershinin MD. Structural stability of SARS-CoV-2 virus like particles degrades with temperature. Biochem Biophys Res Commun. 2021 Jan 1534:343-346. doi: 10.1016/j.bbrc.2020.11.080. Epub 2020 Nov 28. PMID: 33272571 PMCID: PMC7699159.

Markus SM, Marzo MG, McKenney RJ. New insights into the mechanism of dynein motor regulation by lissencephaly-1. إليفي. 2020 Jul 219:e59737. doi: 10.7554/eLife.59737. PMID: 32692650 PMCID: PMC7373426.

Wormser O, Levy Y, Bakhrat A, Bonaccorsi S, Graziadio L, Gatti M, AbuMadighem A, McKenney RJ, Okada K, El Riati S, Har-Vardi I, Huleihel M, Levitas E, Birk OS, Abdu U. Absence of SCAPER causes male infertility in humans and ذبابة الفاكهة by modulating microtubule dynamics during meiosis. J Med Genet. 2021 Apr58(4):254-263. doi: 10.1136/jmedgenet-2020-106946. Epub 2020 Jun 11. PMID: 32527956.

Doval F, Chiba K, McKenney RJ, Ori-McKenney KM, Vershinin MD. Temperature-dependent activity of kinesins is regulable. Biochem Biophys Res Commun. 2020 Jul 30528(3):528-530. doi: 10.1016/j.bbrc.2020.05.157. Epub 2020 Jun 4. PMID: 32507595 PMCID: PMC7366363.

McKenney RJ. LIS1 cracks open dynein. نات سيل بيول. 2020 May22(5):515-517. doi: 10.1038/s41556-020-0500-5. PMID: 32341546.

Monroy BY, Tan TC, Oclaman JM, Han JS, Simó S, Niwa S, Nowakowski DW, McKenney RJ, Ori-McKenney KM. A Combinatorial MAP Code Dictates Polarized Microtubule Transport. Dev Cell. 2020 Apr 653(1):60-72.e4. doi: 10.1016/j.devcel.2020.01.029. Epub 2020 Feb 27. PMID: 32109385 PMCID: PMC7181406.

Bodrug T, Wilson-Kubalek EM, Nithianantham S, Thompson AF, Alfieri A, Gaska I, Major J, Debs G, Inagaki S, Gutierrez P, Gheber L, McKenney RJ, Sindelar CV, Milligan R, Stumpff J, Rosenfeld SS, Forth ST, Al-Bassam J. The kinesin-5 tail domain directly modulates the mechanochemical cycle of the motor domain for anti-parallel microtubule sliding. إليفي. 2020 Jan 209:e51131. doi: 10.7554/eLife.51131. PMID: 31958056 PMCID: PMC7015671.

Microtubules gate tau condensation to spatially regulate microtubule functions.
Tan R, Lam AJ, Tan T, Han J, Nowakowski DW, Vershinin M, Simó S, Ori-McKenney KM, McKenney RJ.
نات سيل بيول. 2019 Sep21(9):1078-1085. doi: 10.1038/s41556-019-0375-5. Epub 2019 Sep 2.
PMID: 31481790

Disease-associated mutations hyperactivate KIF1A motility and anterograde axonal transport of synaptic vesicle precursors.
Chiba K, Takahashi H, Chen M, Obinata H, Arai S, Hashimoto K, Oda T, McKenney RJ, Niwa S.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2019 Aug 27. pii: 201905690. doi: 10.1073/pnas.1905690116. [النشر الإلكتروني قبل الطباعة]
PMID: 31455732

Tau repeat regions contain conserved histidine residues that modulate microtubule-binding in response to changes in pH.
Charafeddine RA, Cortopassi WA, Lak P, Tan R, McKenney RJ, Jacobson MP, Barber DL, Wittmann T.
J بيول كيم. 2019 May 31294(22):8779-8790. doi: 10.1074/jbc.RA118.007004. Epub 2019 Apr 16.
PMID: 30992364

Agarwal S, Smith KP, Zhou Y, Suzuki A, McKenney RJ, Varma D. Cdt1 stabilizes
kinetochore-microtubule attachments via an Aurora B kinase-dependent mechanism. ي
Cell Biol
. 2018 Aug 28. pii: jcb.201705127. doi: 10.1083/jcb.201705127. [Epub
ahead of print] PubMed PMID: 30154187.

Karasmanis EP, Phan CT, Angelis D, Kesisova IA, Hoogenraad CC, McKenney RJ,
Spiliotis ET. Polarity of Neuronal Membrane Traffic Requires Sorting of Kinesin
Motor Cargo during Entry into Dendrites by a Microtubule-Associated Septin. ديف
زنزانة
. 2018 Jul 1646(2):204-218.e7. doi: 10.1016/j.devcel.2018.06.013.

Tjioe M, Ryoo H, Ishitsuka Y, Ge P, Bookwalter C, Huynh W, McKenney RJ, Trybus
KM, Selvin PR. Magnetic Cytoskeleton Affinity (MiCA) Purification of Microtubule
Motors conjugated to Quantum Dots. Bioconjug Chem. 2018 Jun 22. doi:
10.1021/acs.bioconjchem.8b00264. PubMed PMID: 29932650.

Amin MA, McKenney RJ, Varma D. Antagonism between the dynein and Ndc80
complexes at kinetochores controls the stability of kinetochore-microtubule
attachments during mitosis. J بيول كيم. 2018 Feb 23. pii: jbc.RA117.001699. دوى:
10.1074/jbc.RA117.001699. PubMed PMID: 29475948.

Grotjahn DA, Chowdhury S, Xu Y, McKenney RJ, Schroer TA, Lander GC.
Cryo-electron tomography reveals that dynactin recruits a team of dyneins for
processive motility. نات هيكل مول بيول. 2018 Mar25(3):203-207. دوى:
10.1038/s41594-018-0027-7. Epub 2018 Feb 7. PMID: 29416113.

Tan R, Foster PJ, Needleman DJ, McKenney RJ. Cooperative Accumulation of Dynein-Dynactin at Microtubule Minus-Ends Drives Microtubule Network Reorganization. Dev Cell. 2018 Jan 2244(2):233-247.e4. doi: 10.1016/j.devcel.2017.12.023. PMID: 29401420

Gutierrez PA, Ackermann BE, Vershinin M, McKenney RJ. Differential effects of the dynein-regulatory factor Lissencephaly-1 on processive dynein-dynactin motility. J بيول كيم. 2017 Jun 2. pii: jbc.M117.790048. doi: 10.1074/jbc.M117.790048.

Ori-McKenney KM, McKenney RJ, Huang HH, Li T, Meltzer S, Jan LY, Vale RD, Wiita AP, Jan YN. Phosphorylation of β-Tubulin by the Down Syndrome Kinase, Minibrain/DYRK1a, Regulates Microtubule Dynamics and Dendrite Morphogenesis. عصبون, 90, 1-13 (2016).

McKenney, RJ, Huynh, W, Vale, RD, Sirajuddin, M. (2016). Tyrosination of α-tubulin controls the initiation of processive dynein-dynactin motility. ال EMBO J. Mar 11. Epub ahead of print.

  • Faculty of 1000: Rated “Good” http://f1000.com/prime/726213598
  • Perspective Article: Allan, V. J. (2016). A tale of two α-tubulin tailsThe EMBO Journal. DOI 10.15252/embj.201694325

McKenney, RJ, Huynh, W, Tanenbaum, ME, Bhabha, G, and Vale, RD (2014). Activation of cytoplasmic dynein motility by dynactin-cargo adapter complexes. علم. Jul 18345(6194): 337-41. PMID: 25035494.

  • Faculty of 1000: Rated “Very Good” http://f1000.com/prime/718496492
  • Perspective Article: Allan, V. (2014). One, two, three, cytoplasmic dynein is go!علم. Jul 18345(6194):271-2.
  • Perspective Article: Cianfrocco, MA and Leschziner, AE (2014). Traffic control: adaptor proteins guide dynein–cargo takeoff.The EMBO Journal. Sep 133(17):1845-6.
  • Perspective Article: Dodding, MP (2014). Backseat drivers: Cargo adaptors and dynactin activate cytoplasmic dynein motility.أبحاث الخلايا. Aug. 22.

Tanenbaum ME*, Vale RD, McKenney RJ* (2013). Cytoplasmic Dynein Crosslinks and Slides Antiparallel Microtubules Using Its Two Motor Domains. eLife. (*equal contribution). Sep 32:e00943. PMCID: PMC3762337.

McKenney, RJ, Weil, SJ, Scherer, J, & Vallee, RB (2011). Mutually Exclusive Cytoplasmic Dynein Regulation by NudE-Lis1 and Dynactin. مجلة الكيمياء البيولوجية, 286(45), 39615–39622. PMID: 21911489.

Yi, JY, Ori-McKenney, KM, McKenney, RJ, Vershinin, M, Gross, SP, & Vallee, RB (2011). High-resolution imaging reveals indirect coordination of opposite motors and a role for LIS1 in high-load axonal transport. Journal of Cell Biology, 195(2), 193–201. PMID: 22006948.

Kunwar, A., Tripathy, SK, Xu, J, Mattson, MK, Anand, P, Sigua, R, Vershinin, M, McKenney, RJ, Yu CC, & Gross, SP (2011). Mechanical stochastic tug-of-war models cannot explain bidirectional lipid-droplet transport. PNAS, 108(47), 18960-18965. PMID: 22084076.

McKenney, RJ*, Vershinin, M*, Kunwar, A, Vallee, RB, & Gross, SP (2010). LIS1 and NudE induce a persistent dynein force-producing state. زنزانة, 141(2), 304–314. PMID: 20403325 (*equal contribution).

Stehman, SA, Chen, Y, McKenney, RJ, & Vallee, RB (2007). NudE and NudEL are required for mitotic progression and are involved in dynein recruitment to kinetochores. Journal of Cell Biology, 178(4), 583–594. PMID: 17682047.

Suzuki, SO, McKenney, RJ, Mawatari, S-Y, Mizuguchi, M, Mikami, A, Iwaki, T, Goldman, JE, Canoll, P, & Vallee RB. (2007). Expression patterns of LIS1, dynein and their interaction partners dynactin, NudE, NudEL and NudC in human gliomas suggest roles in invasion and proliferation. اكتا نيوروباتولوجيكا, 113(5), 591–599. PMID: 17221205.

Bahassi, EM, Myer, DL, McKenney, RJ, Hennigan, RF, & Stambrook, PJ (2006). Priming phosphorylation of Chk2 by polo-like kinase 3 (Plk3) mediates its full activation by ATM and a downstream checkpoint in response to DNA damage. Mutation research, 596(1-2), 166–176. PMID: 16481012.


Week 11 - The Cytoskeleton

The cytoskeleton is a network of protein filaments. There are three types of filament – intermediate, microtubules, actin.

Microtubules are hollow tubes of protein, approximately 25nm in diameter. - They are dynamic structures, constantly growing and shrinking. - They are built from molecules of tubulin o Either alpha or beta tubulin - Dimers stack together to form protofilament, each microtubule has 13 protofilaments. - Microtubules have a structural polarity o Alpha subunits – minus end o Beta subunits – plus end - Microtubules will grow at the plus end.

Microtubules that are stained (negative staining) and viewed under a transmission electron microscope reveal the difference between assembling and disassembling of the microtubule. - Microtubules can rapidly assemble and disassemble this is demonstrated using inhibitors such as Colchicine. It binds to the free dimers to prevent assembly whereas Taxol will bind to prevent disassembly. - Both inhibitors are anti-cancer drugs which work by inhibiting cell division.

Assembly and disassembly are controlled by GTP hydrolysis: - Free tubulin dimers have tightly bound molecules of GTP. - After binding, GTP is hydrolysed to GDP. - GTP-dimers bind tighter than GDP-dimers. - Rapid addition of GTP-dimers produces a GTP-cap which stabilises the microtubule. Slow addition of GTP-dimers results in GDP-dimers are the growing tip. - The growing tip becomes unstable and disassembles.

If microtubules become capped, polarity is induced. This could result in preferential deposition of vesicles or membranes in this region, thereby bringing about asymmetric growth.

The role of a microtubule is: - Cell polarity - Cell division - Transport of materials - Cell movement

The centrosome is a primary microtubule organising centre (MTOC) found in animal cells. It is located near the nucleus during interphase.

It consists of two centrioles each is a short cylinder composed of 9 triplets of microtubules. - The centrioles are orientated at right angles to each other. - Surrounding the centrioles is a pericentriolar matrix which contains γ-tubulin. This has a lattice protein, pericentrin (a microtubule associated protein). - γ-tubulin acts as a nucleation centre for microtubule growth. The minus end attaches to γ-tubulin. - The microtubules grow from the centrosome to the periphery of the cell. An encounter with capping proteins stabilises microtubules. o An example of this is in a nerve axon, the minus end in a cell body and the plus end is in an axon terminal. This allows directional transport along microtubules.

Microtubules are used to accurately direct transport within a cell.

Motor proteins carry a range of cargoes along the microtubule – each motor protein travels in a single direction, powered by ATP hydrolysis.

There are two types of motor proteins: - Kinesins – move toward the plus end. - Dynenins – move toward the minus end.

  • The rate of polymerisation is controlled by the supply of monomers. o Actin binding proteins prevent monomers from binding until required.

Microvilli are projections on outer surfaces of cells e.g. intestinal epithelium. They help to increase the absorptive area.

Internal parallel array of actin filaments is held together by actin-bundling proteins.

They provide support in the cell cortex – a network of actin filaments underneath the plasma membrane produces a 3D network in the cytoplasm.

Cell movement is brought about by actin filaments e.g. الأميبا.

There are 3 stages of cell movement: - Extension – a protrusion from the leading edge of the cell. - Adherence – the protrusion adheres to the surface using integrin protein. - Advance – tension in the cell cortex drags the cell forward.

Filopodia are 0.1 micrometres wide and 5-10 micrometres long, the plus end points towards the plasma membrane.

They act as protein nucleation sites for actin polymerisation on the membrane.

Lamellipodia – a sheet containing a dense meshwork of actin filaments with plus ends close to the plasma membrane.

Myosin is a motor protein which moves along actin filaments from the minus to plus end.

It is ATP powered the globular head has ATPase activity. Movement results from binding, detachment and re-binding sequences.


شاهد الفيديو: #8 Enocytosis u0026 Exocytosis الإدخال والإخراج الخلوي. Biology (ديسمبر 2022).