马翼龙,李 铁,吕丽娜,耿轶钊*,纪 青*

(河北工业大学a.生物物理研究所;b.理学院;c.省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室;d.电气工程学院,中国天津300401)

驱动蛋白是一种普遍存在于真核生物细胞中的马达蛋白,能够与微管蛋白特异性结合并沿着微管定向连续行走,将尾部所携带的细胞器或大分子货物输送到细胞中的指定位置[1～3]。驱动蛋白又是一种核苷酸酶,能够催化ATP分子水解,将ATP分子携带的化学能转化为沿微管定向行走的机械能[4]。驱动蛋白种类非常多,可以分为14个亚家族[5～6],本文主要讨论最常见的以二聚体形式沿微管正方向连续行走的驱动蛋白[7～8]。现在已知驱动蛋白主要的发力做功过程涉及的构象变化是连接其马达结构域(motor domain,头部)的由十几个氨基酸组成的颈链向驱动蛋白马达结构域对接的过程[9]。此过程发生在二聚体中处于行走方向前方的驱动蛋白头部,可以将后面的头部带到其下一个微管结合位点,以这种方式,驱动蛋白行走一步[7,10～15]。但是,颈链的对接过程无法自发发生,需要ATP分子与此驱动蛋白马达结构域特异性结合,即需要消耗一个ATP分子。所以,ATP分子与驱动蛋白马达结构域的结合是驱动蛋白能量转化和力产生过程的起始步骤[9]。ATP分子与驱动蛋白ATP结合位点的结合所产生的构象和能量变化最终引起了颈链对接。但是,通过驱动蛋白马达结构域的结构(图1)可以发现,驱动蛋白的核苷酸结合位点和颈链分别位于马达结构域的两侧,ATP分子的结合无法直接对颈链产生影响。……