Optical control of fast and processive engineered myosins in vitro and in living cells.
Optical control of fast and processive engineered myosins in vitro and in living cells.
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体外和活细胞中快速和进程工程肌球蛋白的光学控制。
DOI：
10.1038/s41589-021-00740-7
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发表时间：
2021-05
影响因子：
14.8
通讯作者：
Bryant, Zev
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ruijgrok, Paul V.;Ghosh, Rajarshi P.;Zemsky, Sasha;Nakamura, Muneaki;Gong, Rui;Ning, Lin;Chen, Robert;Vachharajani, Vipul T.;Chu, Alexander E.;Anand, Namrata;Eguchi, Raphael R.;Huang, Po-Ssu;Lin, Michael Z.;Alushin, Gregory M.;Liphardt, Jan T.;Bryant, Zev
需要用于细胞骨架运动功能时空控制的精密工具来剖析从细胞内运输到细胞迁移和分裂的基本生物过程。电机速度和方向的直接光学控制是一种有前途的方法，但设计具有活细胞运输应用所需的速度和处理能力等所需特性的可控电机仍然是一个挑战。在这里，我们开发了工程化肌球蛋白马达，将大光学调制深度与高速度相结合，并创建具有光学可控方向性的加工肌球蛋白马达。我们使用体外运动测定、单分子追踪和活细胞成像来表征电机的性能。在蓝光存在下，双向处理马达可以有效地向细胞突起的尖端移动，并且可以运输细胞内的分子货物。强大的变速肌球蛋白将进一步实现从体外活性物质重构到利用分子推进的微制造系统等环境中的可编程运输。
Precision tools for spatiotemporal control of cytoskeletal motor function are needed to dissect fundamental biological processes ranging from intracellular transport to cell migration and division. Direct optical control of motor speed and direction is one promising approach, but it remains a challenge to engineer controllable motors with desirable properties such as speed and processivity required for transport applications in living cells. Here we develop engineered myosin motors that combine large optical modulation depths with high velocities, and create processive myosin motors with optically controllable directionality. We characterize the performance of the motors using in vitro motility assays, single-molecule tracking, and live-cell imaging. Bidirectional processive motors move efficiently toward the tips of cellular protrusions in the presence of blue light, and can transport molecular cargos in cells. Robust gearshifting myosins will further enable programmable transport in contexts ranging from in vitro active matter reconstitutions to microfabricated systems that harness molecular propulsion.
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影响因子：
38.3
作者：
通讯作者：
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Bajar BT;Wang ES;Lam AJ;Kim BB;Jacobs CL;Howe ES;Davidson MW;Lin MZ;Chu J
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Adrian, Max;Nijenhuis, Wilco;Kapitein, Lukas C.
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