4.14 : Mekanik Protein Fonksiyonları

Proteinler bir hücrede birçok mekanik işlevi yerine getirir. Bu proteinler iki genel kategoriye ayrılabilir- mekanik kuvvetler üreten proteinler ve mekanik kuvvetlere maruz kalan proteinler. Keratin gibi hücrenin yapısına mekanik destek sağlayan proteinler mekanik kuvvete maruz kalırken, hücre hareketinde ve moleküllerin bir iyon pompası gibi hücre zarları boyunca taşınmasında rol oynayan proteinler mekanik kuvvet üretme örnekleridir.

Hücre hareketi ve kas kasılması gibi fonksiyonlar, kimyasal enerjinin genellikle konformasyonel değişikliklerle mekanik hale dönüştürülmesini gerektirir. Örneğin, ATP ve GTP gibi nükleosid trifosfatların hidrolizi, büyük yapısal değişikliklere yükseltilen küçük bir konformasyonel değişikliğe neden olabilir. Örneğin, EF-Tu, bir tRNA molekülünü ribozoma aktaran üç farklı alana sahip bir proteindir. Alanlardan biri GTP'yi bağlar ve GTP'nin GDP'ye hidrolizi, salınan inorganik fosfat nedeniyle nükleotid bağlanma bölgesinde konformasyonel bir değişikliğe neden olur. Bu durum GTP etki alanının arayüzünde bulunan bir alfa sarmalının ve etki alanlarının göreceli konumunu birbirine değiştiren diğer iki etki alanının hareketini tetikler. Bu da proteinin üç alan tarafından arayüzde tutulan tRNA'yı serbest bırakmasına ve böylece ribozom içine hareket etmesine izin verir.

Aktin gibi bazı proteinler birçok mekanik fonksiyon sağlar. Örneğin aktin, mekanik protein miyozinin yürümesi için bir yol görevi görür. Türüne bağlı olarak miyozin, aktin filamentlerini çekmek veya filament boyunca bağlı bir organeli taşımak gibi çeşitli işlevleri yerine getirebilir. Hücre iskeletinin bir parçası olarak, aktin filamentleri hücre yapısı için mekanik bir destek görevi görür. Hücre hareketi sırasında bu filamentler, hücrenin yeni bir yere göç etmesine izin veren hücre zarının uzantıları olan filopodia ve lamellipodia oluşturmasına neden olmak üzere hücre zarı üzerinde baskı uygular. Bilim insanları membranı deforme ederken aktinin ürettiği kuvveti ölçebilen optik cımbız gibi teknikler geliştirmiştir.