驱动蛋白的颈链结构与功能关系
摘要：驱动蛋白的颈链是驱动蛋白力产生的关键元件。颈链与驱动蛋白马达结构域的对接过程为驱动蛋白沿着微管的向前运动提供了驱动力。驱动蛋白的颈链由14～18个氨基酸组成，它连接着马达结构域和由缠绕螺旋组成的茎部。颈链与驱动蛋白马达结构域的对接过程是通过多种弱键相互作用实现的，这些弱键相互作用多数都直接或间接与水分子有关。颈链及其相关区域的极为巧妙的氨基酸结构使得这些弱键能够在细胞环境下有效地发挥作用。对颈链的结构与功能关系的认识大大提高了我们对驱动蛋白运动机制的理解。
关键词：驱动蛋白；颈链；弱键作用
1驱动蛋白
基于微管运动的驱动蛋白超家族参与细胞内的物质运输、有丝分裂和减数分裂、控制微管的动态特征和信号转导，并与许多神经类疾病相关，有着重要的医学研究价值[l～3]。驱动蛋白通常被分成14个不同的家族，分别执行着不同的胞内活动功能[4]。一般来说不同的驱动蛋白家族成员有高度保守的马达结构域，但是有不同的颈链和尾部结构域，使其各自具有独特的货物约束力、不同的移动速度、不同的运动方向和移动距离等。驱动蛋白可以单体存在，也可以二聚体、四聚体存在，并且根据马达结构域的位置不同可以分为N-端驱动蛋白、C-端驱动蛋白或中间位置驱动蛋白[1～]]。本文着眼于N-端驱动蛋白介绍与其颈链相关的当前研究进展。N-端驱动蛋白包括驱动蛋白家族中的Kinesin-l 、Kinesin-2、Kinesin-3、Kinesin-5和Ki-nesin-7[2～4，8]。其中Kinesin-l 是人们发现最早的驱动蛋白，也是人们研究最多的驱动蛋白[9，10]，驱动蛋白在细胞内行走需要两个头部密切配合，相互协调，这为分子生物力学研究提供了一个很好的模型。
2颈链的结构
颈链（neck linker ）在驱动蛋白运动过程中起着至关重要的作用，它是研究驱动蛋白力产生机制的关键元件（见图1A ）。不同驱动蛋白家族的颈链结构有所不同，大约由14～18个氨基酸组成，连接着α6和α7，其中α6是马达结构域的最后一个α螺旋，α7是缠绕螺旋的第一个α螺旋。Hariharan[11]等通过晶体结构序列分析和二级结构的预测分析两种方法对Kinesin-l 、Kinesin-2、Ki-nesin-3、Kinesin-5和Kinesin-7五家族中颈链的氨基酸组成进行了分析。通过比较上述5个家族中驱动蛋白的晶体结构确定，以α6 C-端的赖氨酸为颈链的起点，Kinesin-l 的颈链南14个氨基酸组成，Kinesin-2和Kinesin-3家族的颈链由17个氨基酸组成，Kinesin-5和Kinesin-7家族的颈链由18个氨基酸组成，见表l 。尽管许多驱动蛋白家族的晶体结构已经被解析出来，但是文献中对于颈链的起点和终点却没有一致的观点，也就是说哪里作为α6的终点，哪里又是α7的起点在文献中没有得到统一。上述颈链的起始位置仅是一种观点或参考。研究表明驱动蛋白颈链区域与马达N 端的βo发生相互作用，使驱动蛋白颈链部分与βo形成有序的β折叠片构象，帮助颈链向马达头部对接[12]。值得一提的是，研究发现颈链较长的
驱动蛋白的颈链结构与功能关系
摘要：驱动蛋白的颈链是驱动蛋白力产生的关键元件。颈链与驱动蛋白马达结构域的对接过程为驱动蛋白沿着微管的向前运动提供了驱动力。驱动蛋白的颈链由14～18个氨基酸组成，它连接着马达结构域和由缠绕螺旋组成的茎部。颈链与驱动蛋白马达结构域的对接过程是通过多种弱键相互作用实现的，这些弱键相互作用多数都直接或间接与水分子有关。颈链及其相关区域的极为巧妙的氨基酸结构使得这些弱键能够在细胞环境下有效地发挥作用。对颈链的结构与功能关系的认识大大提高了我们对驱动蛋白运动机制的理解。
关键词：驱动蛋白；颈链；弱键作用
1驱动蛋白
基于微管运动的驱动蛋白超家族参与细胞内的物质运输、有丝分裂和减数分裂、控制微管的动态特征和信号转导，并与许多神经类疾病相关，有着重要的医学研究价值[l～3]。驱动蛋白通常被分成14个不同的家族，分别执行着不同的胞内活动功能[4]。一般来说不同的驱动蛋白家族成员有高度保守的马达结构域，但是有不同的颈链和尾部结构域，使其各自具有独特的货物约束力、不同的移动速度、不同的运动方向和移动距离等。驱动蛋白可以单体存在，也可以二聚体、四聚体存在，并且根据马达结构域的位置不同可以分为N-端驱动蛋白、C-端驱动蛋白或中间位置驱动蛋白[1～]]。本文着眼于N-端驱动蛋白介绍与其颈链相关的当前研究进展。N-端驱动蛋白包括驱动蛋白家族中的Kinesin-l 、Kinesin-2、Kinesin-3、Kinesin-5和Ki-nesin-7[2～4，8]。其中Kinesin-l 是人们发现最早的驱动蛋白，也是人们研究最多的驱动蛋白[9，10]，驱动蛋白在细胞内行走需要两个头部密切配合，相互协调，这为分子生物力学研究提供了一个很好的模型。
2颈链的结构
颈链（neck linker ）在驱动蛋白运动过程中起着至关重要的作用，它是研究驱动蛋白力产生机制的关键元件（见图1A ）。不同驱动蛋白家族的颈链结构有所不同，大约由14～18个氨基酸组成，连接着α6和α7，其中α6是马达结构域的最后一个α螺旋，α7是缠绕螺旋的第一个α螺旋。Hariharan[11]等通过晶体结构序列分析和二级结构的预测分析两种方法对Kinesin-l 、Kinesin-2、Ki-nesin-3、Kinesin-5和Kinesin-7五家族中颈链的氨基酸组成进行了分析。通过比较上述5个家族中驱动蛋白的晶体结构确定，以α6 C-端的赖氨酸为颈链的起点，Kinesin-l 的颈链南14个氨基酸组成，Kinesin-2和Kinesin-3家族的颈链由17个氨基酸组成，Kinesin-5和Kinesin-7家族的颈链由18个氨基酸组成，见表l 。尽管许多驱动蛋白家族的晶体结构已经被解析出来，但是文献中对于颈链的起点和终点却没有一致的观点，也就是说哪里作为α6的终点，哪里又是α7的起点在文献中没有得到统一。上述颈链的起始位置仅是一种观点或参考。研究表明驱动蛋白颈链区域与马达N 端的βo发生相互作用，使驱动蛋白颈链部分与βo形成有序的β折叠片构象，帮助颈链向马达头部对接[12]。值得一提的是，研究发现颈链较长的