麻省大學(xué)Amherst分校的生物物理學(xué)家指出，此前人們研究主動(dòng)運(yùn)輸?shù)哪Ｐ瓦^(guò)于簡(jiǎn)單，無(wú)法反應(yīng)活細(xì)胞中擁擠的主動(dòng)運(yùn)輸，而他們使用新技術(shù)對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，研究結(jié)果推翻了人們對(duì)主動(dòng)運(yùn)輸老觀(guān)點(diǎn)。

　　許多活細(xì)胞的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)在微管組成的高速軌道上運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)蛋白負(fù)責(zé)將貨物快速運(yùn)輸?shù)侥康牡?。研究人員指出，盡管細(xì)胞中的交通運(yùn)輸非常繁忙，但主動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)仍然能夠有效工作，既不會(huì)發(fā)生事故也不會(huì)出現(xiàn)交通堵塞。

　　麻省大學(xué)Amherst分校的生物物理學(xué)家們認(rèn)為以往的主動(dòng)運(yùn)輸模型過(guò)于簡(jiǎn)單，無(wú)法貼切描述活細(xì)胞中密集的動(dòng)態(tài)過(guò)程，他們利用新技術(shù)和特制顯微鏡對(duì)此進(jìn)行了改進(jìn)。在神經(jīng)元等細(xì)胞中主動(dòng)運(yùn)輸對(duì)于細(xì)胞存活至關(guān)重要，而這項(xiàng)由生物物理學(xué)家Jennifer Ross領(lǐng)導(dǎo)的新研究，大大增進(jìn)了人們對(duì)主動(dòng)運(yùn)輸平穩(wěn)進(jìn)行的了解。

　　以往主動(dòng)運(yùn)輸研究的簡(jiǎn)單模型揭示了單個(gè)驅(qū)動(dòng)蛋白的工作機(jī)制，包括載量對(duì)運(yùn)輸速率的影響、驅(qū)動(dòng)蛋白在十字路口或因微管結(jié)合蛋白而停止等。但還有許多問(wèn)題未能解決，例如在交通擁擠時(shí)驅(qū)動(dòng)蛋白如何實(shí)現(xiàn)有效運(yùn)輸。

　　在這項(xiàng)研究中，研究人員深入解析了細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜而擁擠的環(huán)境，描述了細(xì)胞器等大物質(zhì)沿一米長(zhǎng)的神經(jīng)元從脊柱運(yùn)輸?shù)酱竽_趾的過(guò)程。以往人們認(rèn)為細(xì)胞器運(yùn)輸可能導(dǎo)致交通擁堵進(jìn)而使驅(qū)動(dòng)蛋白解離，但新研究顯示大物質(zhì)運(yùn)輸涉及了很多驅(qū)動(dòng)蛋白，因此細(xì)胞器運(yùn)輸不成問(wèn)題。盡管大物質(zhì)運(yùn)輸?shù)乃俣葧?huì)減慢，但并不會(huì)影響其他過(guò)程，研究顯示細(xì)胞器運(yùn)輸1米需要12天而非6天。

　　這項(xiàng)研究的關(guān)鍵是一個(gè)定制的單分子全內(nèi)反射熒光顯微鏡TIRF，該顯微鏡比市面上的儀器更加明亮，實(shí)時(shí)成像單個(gè)分子的能力非凡。此外，研究人員還使用了量子點(diǎn)（Qdots），量子點(diǎn)（Qdots）是一種半導(dǎo)材料的納米晶體，其尺寸不同所發(fā)出的熒光也不同，因此可作為生物探針。

　　細(xì)胞中的微管系統(tǒng)就像高速公路網(wǎng)，各種細(xì)胞所需的物質(zhì)在微管上運(yùn)輸。而驅(qū)動(dòng)蛋白負(fù)責(zé)用“雙腳”抓住軌道帶著貨物沿微管向指定行進(jìn)。研究人員用量子點(diǎn)模擬主動(dòng)運(yùn)輸?shù)呢浳铮ɡ缇€(xiàn)粒體），發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)與多個(gè)驅(qū)動(dòng)蛋白結(jié)合。

　　驅(qū)動(dòng)蛋白的麻煩在于它們不能轉(zhuǎn)換軌道，此前人們認(rèn)為當(dāng)軌道中有移動(dòng)緩慢甚至停止的驅(qū)動(dòng)蛋白時(shí)，就會(huì)造成“交通堵塞”從而阻礙主動(dòng)運(yùn)輸。然而新研究推翻了這一觀(guān)點(diǎn)，指出主動(dòng)運(yùn)輸依然可以平穩(wěn)運(yùn)行。

　　量子點(diǎn)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于它們能夠結(jié)合多種驅(qū)動(dòng)蛋白，并立刻沿著運(yùn)輸軌道移動(dòng)。研究人員使主動(dòng)運(yùn)輸量子點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)蛋白持續(xù)增加，以此研究在交通繁忙時(shí)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)那闆r。

　　研究顯示，量子點(diǎn)由多個(gè)驅(qū)動(dòng)蛋白負(fù)載，結(jié)合在數(shù)個(gè)軌道之上，因此個(gè)別驅(qū)動(dòng)蛋白的結(jié)合或解離都不影響量子點(diǎn)與軌道的連接。即使個(gè)別驅(qū)動(dòng)蛋白遇到阻礙，量子點(diǎn)也能夠繼續(xù)前行。研究人員指出，多個(gè)驅(qū)動(dòng)蛋白的運(yùn)輸模式使交通繁忙在細(xì)胞中不成問(wèn)題，運(yùn)輸可能會(huì)減慢但不會(huì)停止。