Extended Kinesins Take Highly Varia

Extended Kinesins Take Highly Variable Steps

Kinesin moves along the microtubule with highly regular 8 nm steps, in contrast with such other motors as myosin VI (Rock et al., 2001) and dynein (Reck-Peterson et al., 2006), which take highly variable steps. Kinesin's center-of-mass step size may be restricted to 8 nm as a result of geometrical constrains. The dimensions of the two fully extended neck linkers in the dimer (∼10 nm span) would allow the rear head to step to the next available tubulin dimer along the protofilament and not extend further forward or sideways. However, this hypothesis has not been tested directly. By extending the length of the neck linkers, we tested whether the motor can now take different sized steps. One head of the kinesin dimers was labeled with a single quantum dot, which provides a bright signal for high precision (1 nm) fluorescence tracking with better time resolution (70 ms) than in prior studies with fluorescent dyes (Yildiz et al., 2003).

The Q-dot-labeled WT kinesin head took regular 16 nm steps (Figures 3A and 3B), consistent with prior results and indicative of hand-over-hand movement of the heads (Yildiz et al., 2004). However, the steps taken by extended kinesins were often larger and highly variable (Figures 3A, 3B, and S3). For example, 26P step size histogram showed a major peak at 24 nm as well as peaks at 8, 16, and 32 nm. For the very shortest insertions (0P, 2P, and 4P), the head step size was less variable and similar in size to that of WT kinesin (Figure S4). These results indicate that extending the reach of the kinesin dimer by elongating the neck linker with a rigid proline helix of sufficient length enables the rear head to move beyond the first available tubulin-binding site after it passes its partner head. The step sizes, however, were shorter than expected if the neck linker was predicted to be fully extended. For example, 13P (4 nm helix) approximately doubles the length of the native neck linker, but relatively few (∼2%) steps were 32 nm in size and some were even shorter than 16 nm. This could be due to the flexible hinges on either side of the proline helix, which would prevent the entire linker region from fully extending in one dimension (Figure S5). The structure of the neck linker extension also affected motor stepping, since 14GS showed a distinct step size distribution, compared with 13P. In fact, the average step size of 14GS is lower than that of WT kinesin because of the appearance of ∼8 nm steps (see discussion in Figure S5). A strong forward bias was still preserved, although the frequency of backward stepping was higher for extended kinesins (5%–7%) than for WT (

結果 (中文) 1:

扩展动蛋白采取高度可变的步骤

动蛋白沿着微管具有高度定期8nm的步骤，在与肌球蛋白VI（岩等，2001）和动力蛋白（RECK彼得森等人，2006年）等其他电机相比，其中采取高度可变的步骤。动蛋白的质量中心的步长大小可能被限制为8nm的作为结果的几何约束。两个二聚体（〜10 nm的跨度）充分伸展颈部连接器的尺寸让后排头部加强沿原丝到下一个可用的微管蛋白二聚体，而不是进一步扩大向前或横盘整理。然而，这一假设还没有被直接测试。通过颈部连接体延伸的长度，我们测试了对电机是否现在可以采取不同大小的步骤。一个头动蛋白二聚体与单量子点具有更好的时间分辨率比前研究荧光染料（耶尔德兹等人，2003年的（70毫秒），它提供了一个明亮的信号，精度高（1 nm）的荧光跟踪标记。）

的q点标记（重量）驱动蛋白头定期16nm的步骤（图3a和3b），与先前的结果相一致，表示越区切换的手部动作的磁头（伊迪兹等人，2004）。然而，扩展驱动蛋白所采取的步骤常常更大，高度可变的（图3a，3b和s3）的。 26P步长的直方图，例如，在24处显示一个主要的峰，峰一样，8，16，和32纳米。非常短的插入（0P，2P和4P）头步长是不变量，大小相似，重量驱动蛋白（图S4）。这些结果表明，动蛋白二聚体的覆盖范围延伸拉长颈部连接器具有刚性脯氨酸螺旋足够的长度，使后排头部超越后第一个可用的微管蛋白结合位点，它传递的伙伴磁头。的步长，然而，比预期的短，如果颈部连接器被预言完全伸展。例如，13p的（4 nm的螺旋）大约增加一倍的机颈连接器的长度，但相对较少的（〜2％）的步骤分别为32 nm的大小，有些甚至小于16nm的。这可能是由于脯氨酸螺旋任一侧上的柔性铰链这将防止整个连接区域在一维（图S5）充分伸展。颈部链接器扩展的结构也影响电机的步进时间14gs步骤表现出明显的粒径分布，比13p的。实际上，平均步长14gs低于（重量），驱动蛋白，因为外观〜8nm的步骤（参见图s5的讨论）。一个强大的正向偏压仍保存下来，虽然落后的步进频率较高的扩展驱动蛋白（5％-7％）比重量（<2％）。

結果 (中文) 2:

扩展的驱动蛋白采取高度可变的步骤

驱动蛋白沿微管具有高度规则的8 nm的步骤，与肌球蛋白VI等其他汽车对比（岩等人。，2001）和动力蛋白（RECK彼得森等人。，2006），其中以高度可变的步骤。大步长驱动蛋白的中心可以被限制为8 nm的由于几何约束。这两个完全伸展颈部连接的二聚体的尺寸（10 nm∼跨度）会让后面的头走到下一个可用的微管蛋白二聚体沿原丝和没有进一步延伸向前或旁边。然而，这种假设并没有被直接测试。通过延伸的颈部连接子的长度，我们测试是否运动现在可以不同大小的步骤。一头的驱动蛋白二聚体标记与一个单一的量子点，它提供了高精度的一个明亮的信号（1 nm）的荧光具有较好的时间分辨率跟踪（70毫秒）比以前的研究与荧光染料（Yildiz等人。，2003）。

的q-dot-labeled WT驱动蛋白头部上常规的16 nm的步骤（图3a和3b），与之前的结果在头手运动的手指示一致（Yildiz等人。，2004）。然而，通过扩展的驱动蛋白所采取的步骤通常是较大的和高度可变的（图3A，3B，和S3）。例如，开发步长直方图显示一个主要的峰在24 nm和8，16和32 nm峰。对于非常短的插入（OP，2P，和4P），头一步大小变化不大，在大小，重量驱动蛋白类似（图四）。这些结果表明，伸长脖子有足够的长度，连接刚性脯氨酸螺旋延伸的驱动蛋白二聚体达到使超越第一个可用的微管蛋白的结合位点的头后部通过其合作伙伴的头后。的步骤的大小，但是，是比预期的短，如果预测的完全伸展的脖子连接。例如，磷（4 nm螺旋）大约增加一倍的原生颈连接器的长度，但相对较少（∼步骤2%）分别为32 nm的大小和一些比16 nm更短。这可能是由于对脯氨酸螺旋两侧的柔性铰链，这将防止整个连接区域从一维充分伸展（图5）。颈部的连接器扩展结构也影响步进电机，因为14gs表现出明显的步骤的粒度分布，比者。事实上，14gs的平均步长低于WT驱动蛋白由于对∼8 nm的步骤的外观（参见图S5）的讨论。一个强大的正向偏置仍保存下来，虽然落后的步进频率较高的扩展驱动蛋白（5%–7%）比WT（＜2%）。

結果 (中文) 3:

扩展的驱动蛋白采取高度变量步骤

驱动蛋白移动沿微管与高度经常毫微米的 8 个步骤，相比之下这种其他电机作为肌球蛋白 VI (岩等人，2001 年） 和 dynein (Reck 彼得森 et al，2006年），其中采取高度可变的步骤。驱动蛋白的质心步大小可能限于 8 毫微米由于几何约束。(∼10 nm span) 二聚体中的两个充分扩展的脖子连接器的尺寸会允许后方的头一步到下一个可用的微管蛋白二聚体沿 protofilament 并不延伸进一步向前或斜向一边。然而，这一假设已不直接测试。通过扩展的脖子连接器的长度，我们测试了是否电机现在可以采取不同的中小型的步骤。一个头的驱动蛋白二聚体标有一个单量子点，提供了一个明亮的高精度信号 (1 毫微米) 荧光跟踪具有更好的时间分辨率 (70 ms) 比事先研究与荧光染料 （耶尔迪兹等人，2003年）。

Q 点标记为 WT 驱动蛋白头花了定期 16 毫微米步骤 （图 3A 和 3B），与先前的结果相一致和指示性手-以上-运动的元首 (耶尔迪兹等人，2004 年）。然而，扩展的驱动蛋白所采取的步骤往往是更大和高度可变 （图 3A、 3B、 和 S3）。例如，26 P 步大小直方图显示 24 nm 的主要高峰，高峰为 8、 16 和 32 毫微米。对于非常短的插入 (0 P，2 P 和 4 P)，头一步大小是不变量和相似大小的 WT 驱动蛋白 （图 S4）。这些结果表明通过拉长脖子链接器具有足够的长度的刚性脯氨酸螺旋驱动蛋白二聚体的扩大使后方头之外第一个可用的微管蛋白-绑定站点移动后它将传递其合作伙伴头。一步大小，但是，是比预期如果颈部链接器预测要充分扩展的短。例如，13 P (4 毫微米螺旋) 大约增加一倍，本机颈部链接器的长度，但相对较少 (∼2%) 步骤是 32 毫微米的大小和一些人甚至少于 16 毫微米。这可能是由于柔性铰链在任一侧的脯氨酸螺旋线，这将阻止整个链接器区域完全扩展在一个维度 （图 S5）。颈部链接器扩展的结构也受影响电机单步执行，因为 14GS 显示一个不同步骤的大小分布，相比 13 页事实上，14GS 的平均步长是低于 WT 驱动蛋白 ∼8 nm 步骤 （见图 S5 的讨论） 的外观。仍然保留强的正向偏压，虽然落后步进频率较高的驱动扩展蛋白 (5%–7%) 比为 WT （< (2%).