A fluid membrane enhances the velocity of cargo transport by small teams of kinesin-1.
A fluid membrane enhances the velocity of cargo transport by small teams of kinesin-1.
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流体膜提高了小组驱动蛋白-1 的货物运输速度。
DOI：
10.1063/1.5006806
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Xu,Jing
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li,Qiaochu;Tseng,Kuo-Fu;King,StephenJ;Qiu,Weihong;Xu,Jing
驱动蛋白-1是驱动活细胞基本运输过程的主要分子马达。虽然驱动蛋白的单分子功能已被很好地表征，但对驱动蛋白小团队对膜货物的生理相关转运仍知之甚少。一个关键的实验挑战仍然是在定量控制的数量驱动货物运输的电机。在这里，我们利用“运动分数”来克服这一挑战，并通过实验获得的生理相关的运输驱动蛋白的小团队的驱动蛋白的单个驱动蛋白的运输。我们使用流体脂质双层模型的细胞膜在体外，并采用光学捕获定量运输的膜封闭货物与传统的无膜货物在相同的运动分数（电机数）。我们发现，通过流体膜耦合电机显着提高货物运输的速度由驱动蛋白的小团队。重要的是，封闭在流体脂质膜的货物不影响单驱动蛋白运输，表明膜依赖性的速度增强团队为基础的运输导致驱动蛋白马达之间的相互作用改变。我们的研究表明，基于膜的马达之间的耦合是驱动蛋白为基础的运输的关键决定因素。提高速度对于活细胞中的货物的及时递送可能是至关重要的。
Kinesin-1 is a major molecular motor driving the fundamental process of transport in live cells. While the single-molecule functions of kinesin are well characterized, the physiologically relevant transport of membranous cargos by small teams of kinesins remains poorly understood. A key experimental challenge remains in the quantitative control of the number of motors driving cargo transport. Here we utilized “motile fraction” to overcome this challenge, and experimentally accessed transport by single kinesins through the physiologically relevant transport by small teams of kinesins. We use a fluid lipid bilayer to model the cellular membrane in vitro, and employed optical trapping to quantify transport of membrane-enclosed cargos versus traditional membrane-free cargos at the same motile fraction (motor number). We found that coupling motors via a fluid membrane significantly enhances the velocity of cargo transport by small teams of kinesins. Importantly, enclosing a cargo in a fluid lipid membrane does not impact single-kinesin transport, indicating that membrane-dependent velocity enhancement for team-based transport resulted from altered interactions between kinesin motors. Our study demonstrates that membrane-based coupling between motors is a key determinant of kinesin-based transport. Enhanced velocity may be critical for the timely delivery of cargos in live cells.
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