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May 12, 2008
超過 6 億年的演化讓二種不太可能的遠親 -- 火雞與扇貝(scallops)-- 自同一祖先開始採取非常不同的生理路徑(physical paths)。不過(英國) Leeds 大學研究者發現,一種運動蛋白(motor protein),myosin 2(肌凝蛋白 2),的結構在二種生物體內依然完全相同。
這項發現指出,這種微小的運動蛋白遠比之前所認為的還要重要 -- 而且對人類而言,那或許握有理解潛在致命狀態,例如動脈瘤的關鍵。
生物科學學院的 Knight 教授表示:"這是種令人驚訝的發現。Myosin 2 的功能是使器官內部的平滑肌非隨意的繃緊與鬆弛。這些生物具有完全不同的管控機制:火雞砂囊(gizzards)中的肌凝蛋白(myosin,肌球蛋白)讓它能夠在缺乏牙齒的情況下「咀嚼」食物,而在扇貝中則讓它能夠游泳。然而,它們的構造卻完全相同。"
肌凝蛋白分子藉由黏附以形成一種細絲(filaments,纖維),那抓住鄰近細絲,在平滑肌中產生張力,並藉由讓它離開而放鬆。當肌肉處於放鬆狀態,肌凝蛋白分子會將自己折疊成一種密實的結構。
這種折疊的結構讓平滑肌能夠調整成不同長度,故它們能在一大段距離內運作,例如膀胱與子宮的擴張與收縮。相較之下,骨骼肌在一段很窄的範圍內運作,由多少關節可移動來定義。
Knight 教授說:"我們對於發現扇貝的 myosin 2 維持其折疊與不折疊的能力感到困惑,因為它們不需要大範圍的運動。此外,當扇貝在游泳時,它只會移動它的殼一點點。"
"在演化中,如果某樣東西對於與某種生物的存活並非不可或缺,它就不會被保存。扇貝維持其 myosin 2 的所有功能達幾億年這項事實,告訴我們這種折疊屬於肌肉中的重要基本功能,而我們並不如我們有必要知道的那樣了解它。"
在人身上,肌肉中任何肌凝蛋白的構成發生改變,將十分致命。例如,動脈壁內的膨脹會導致腦動脈瘤,而擴大的心臟能導致年輕、強健的人心跳停止。
Knight 教授說:"因為這些故障發生在我們內部器官,我們經常無法察覺什麼出了錯,直到無法挽救的地步。學習如何控制肌凝蛋白、如何讓它到處移動而不會擾亂細絲與個別分子之間脆弱的平衡,是種新興的領域,而且也是我們剛開始研究的領域。"
這項研究發表在美國 PNAS 期刊。
※ 相關報導:
* Conservation of the regulated structure of folded myosin 2 in species separated by at least 600 million years of independent evolution
http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/105/16/6022
Hyun Suk Jung, Stan A. Burgess, Neil Billington,* 科學家在漸凍人症上的突破
Melanie Colegrave, Hitesh Patel, Joseph M. Chalovich,
Peter D. Chantler, and Peter J. Knight
PNAS - April 22, 2008 - vol. 105 - no. 16 - 6022-6026
doi: 10.1073/pnas.0707846105
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