馬達(dá)蛋白的工作原理及三個(gè)基本特性分享
肌細(xì)胞上的動(dòng)作電位引起肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+電位門通道開啟，肌漿中Ca2+濃度升高，肌鈣蛋白與Ca2+結(jié)合，引發(fā)原肌球蛋白構(gòu)象改變，暴露出肌動(dòng)蛋白與肌球蛋白的結(jié)合位點(diǎn)。肌動(dòng)蛋白通過結(jié)合與水解ATP、不斷發(fā)生周期性的構(gòu)象改變、引起粗肌絲和細(xì)肌絲的相對(duì)滑動(dòng)。
肌動(dòng)蛋白的工作原理可概括如下：
①肌球蛋白結(jié)合ATP，引起頭部與肌動(dòng)蛋白纖維分離;
②ATP水解，引起頭部與肌動(dòng)蛋白弱結(jié)合;
③Pi釋放，頭部與肌動(dòng)蛋白強(qiáng)結(jié)合，頭部向M線方向彎曲(微絲的負(fù)極)，引起細(xì)肌絲向M線移動(dòng);
④ADP釋放ATP結(jié)合上去，頭部與肌動(dòng)蛋白纖維分離。如此循環(huán)。
馬達(dá)蛋白具有三個(gè)基本的特性:
首先，具備細(xì)胞骨架結(jié)合蛋白的性質(zhì)，這種結(jié)合特性是依賴于核苷酸的;
第二，具備ATP或GTP酶的性質(zhì)，可以水解ATP或GTP，它們的酶活性只有在結(jié)合相應(yīng)細(xì)胞骨架時(shí)才能被激活;
第三，可以將水解的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)的機(jī)械能。馬達(dá)蛋白按照其所結(jié)合的細(xì)胞骨架蛋白可以分為依賴微絲的馬達(dá)蛋白和依賴于微管的馬達(dá)蛋白兩大類。
肌球蛋白是一大類依賴微絲的馬達(dá)蛋白，包括多種亞型。肌球蛋白通過水解ATP沿微絲滑動(dòng)。依賴于微管的馬達(dá)蛋自有三類：動(dòng)蛋白、力蛋白、和動(dòng)力蛋白。
馬達(dá)蛋白在微絲或微管上的移動(dòng)通常有一定的方向性，即某一類馬達(dá)蛋白通常僅向微絲或微管的正極或僅向負(fù)極移動(dòng)，從而可以分別執(zhí)行細(xì)胞內(nèi)不同的運(yùn)動(dòng)功能。
大多數(shù)種類的肌球蛋白是正向運(yùn)動(dòng)的馬達(dá)蛋白，但近來亦發(fā)現(xiàn)負(fù)向運(yùn)動(dòng)的肌球蛋白。動(dòng)蛋白可以通過水解ATP向微管的正極運(yùn)動(dòng)，力蛋白則可以拉動(dòng)囊泡向微管的負(fù)極運(yùn)動(dòng)，而動(dòng)力蛋白則通過水解GTP向微管的負(fù)極運(yùn)動(dòng)。在動(dòng)蛋白家族中也有一些類似動(dòng)蛋白的負(fù)向馬達(dá)蛋白。
細(xì)胞中的許多運(yùn)動(dòng)功能都和馬達(dá)蛋白有關(guān)。經(jīng)典的例子是肌肉細(xì)胞的收縮功能，肌球蛋白絲和微絲間的相互滑動(dòng)是產(chǎn)生肌肉收縮的基本機(jī)制。植物細(xì)胞中的胞質(zhì)流動(dòng)的動(dòng)力也是來源于肌球蛋白和微絲的相互滑動(dòng)。
此外，染色體的運(yùn)動(dòng)也可能和微管馬達(dá)蛋白有關(guān)。許多細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)運(yùn)輸和細(xì)胞器的運(yùn)動(dòng)都和馬達(dá)蛋白有關(guān)。