4.14 : وظائف البروتين الميكانيكية

تؤدي البروتينات العديد من الوظائف الميكانيكية في الخلية. ويمكن تصنيف هذه البروتينات إلى فئتين عامتين - البروتينات التي تولد قوى ميكانيكية والبروتينات التي تخضع لقوى ميكانيكية. توفر البروتينات الدعم الميكانيكي لبنية الخلية، مثل الكيراتين، يخضع لقوة ميكانيكية، في حين أن البروتينات المشاركة في حركة الخلايا ونقل الجزيئات عبر أغشية الخلايا، مثل مضخة الأيونات، هي أمثلة لتوليد القوة الميكانيكية.  ؛

تتطلب وظائف مثل حركة الخلايا وتقلص العضلات تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة ميكانيكية، وعادةً من خلال التغييرات التوافقية. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي التحلل المائي للنيوكليوزيد ثلاثي الفوسفات، مثل ATP و GTP، إلى تغيير توافقي صغير يتم تضخيمه للتغيرات الهيكلية الرئيسية.  ؛ على سبيل المثال،  ؛ EF-Tu هو بروتين له ثلاثة مجالات متميزة تنقل جزيء الحمض الريبي النووي النقال إلى الريبوسوم.  ؛ يربط أحد المجالات GTP، وينتج عن التحلل المائي لـ GTP إلى الناتج المحلي الإجمالي تغيير في التوافق في موقع الارتباط بالنيوكليوتيدات بسبب الفوسفات غير العضوي المنطلق. يؤدي هذا إلى تشغيل حركة ألفا-هيليكس الموجودة في واجهة مجال GTP والمجالات الأخرى التي تغير الموقع النسبي للنطاقات إلى بعضها البعض.  ؛ يسمح هذا للبروتين بإطلاق الحمض النووي الريبي (tRNA) الموجود في الواجهة بواسطة المجالات الثلاثة، مما يسمح له بالانتقال إلى الريبوسوم.

توفر بعض البروتينات، مثل الأكتين، أنواعاً عديدة من الوظائف الميكانيكية.  ؛ على سبيل المثال، يعمل الأكتين كمسار لبروتين الميوسين الميكانيكي. اعتماداً على النوع، يمكن أن يؤدي الميوسين وظائف مختلفة، مثل سحب خيوط الأكتين أو نقل عضية متصلة على طول الفتيل.  ؛ كجزء من الهيكل الخلوي، تعمل خيوط الأكتين كدعم ميكانيكي لهيكل الخلية.  ؛ أثناء حركة الخلية، تمارس هذه الخيوط ضغطاً على غشاء الخلية مما يتسبب في أن الخلية تقوم بتكوين فيلوبوديا و لاميلبوديا، وهي امتداد لغشاء الخلية الذي يسمح للخلية بالهجرة إلى موقع جديد. طور العلماء تقنيات، مثل الملاقط البصرية، التي يمكنها قياس القوة التي ينتجها الأكتين عند تشويه الغشاء.