乌贼巨轴浆压榨液里的纳米苦力:微分干涉显微镜下沿微管行走的驱动蛋白
1985 年 8月1日 · 乌贼巨型神经轴突挤压出的纯轴浆(Squid Giant Axon Axoplasm)、紫杉醇稳定化的微管以及微分干涉反差显微镜(AVEC-DIC)
你知道吗?
生命每一毫米的神经冲动传递背后,都有无数个机械双腿分子在微管铁轨上负重狂奔。
在大脑与外周神经系统中,神经元胞体合成的神经递质囊泡和线粒体是如何跨越长达一米的轴突准确运送到遥远末梢的?单纯依靠物理扩散需要数百年,生命必然拥有定向的主动货运高速列车。1985年伍兹霍尔海洋生物学实验室里,斯坦福大学的年轻研究生罗纳德·韦尔(Ronald Vale)与显微物理学家托马斯·里斯(Thomas Reese)以及迈克尔·希茨(Michael Sheetz)组成了全明星团队。
他们利用大西洋枪乌贼(Loligo pealeii)直径达1毫米的巨型神经轴突,用一把金属滚轮像挤牙膏一样从神经纤维中挤出纯净完整的圆柱形神经轴浆(Axoplasm)。在罗伯特·艾伦开发的超高反差计算机增强型微分干涉显微镜(AVEC-DIC)下,他们目睹了令全世界目瞪口呆的景象:在脱离了细胞质膜的游离轴浆提取液中,无数微小囊泡在ATP存在下如同穿梭在多层立交桥上的汽车,正沿着半透明的微管轨道以每秒约2微米的匀速疾驰!
更绝妙的是,韦尔向体系中加入了不可水解的ATP类似物AMP-PNP,这个类似物像手铐一样将搬运货物的未知马达蛋白死死锁在微管轨道上;