基于微珠的实验中多马达运输概率的定量测定

分子马达的最长尺寸通常小于 100 nm，显著低于光学分辨率极限。尽管基于荧光的成像方法取得了实质性进展，但对于基于光镊的分子马达研究而言，用微珠标记仍然至关重要。基于微珠的实验的一个关键实验挑战是，微珠上的马达数量无法明确界定。特别是对于单分子研究，单马达事件与多马达事件的概率尚未经过实验研究。在此，我们使用微珠行进距离作为多马达运输的指标，并测定了由两个或更多马达驱动的微珠运输的概率下界。我们限制 ATP 浓度，以提高对多马达运输与单驱动蛋白运输的检测灵敏度。令人惊讶的是，除了所检测的最低马达数量外，我们的测量值均超过先前模型估计值的 R2 倍。为了弥合理论与实验之间的这一明显差距，我们推导了多马达驱动微珠运输概率的闭式表达式，并利用我们的实验测量值约束了该模型中唯一的自由参数。我们的数据表明，驱动蛋白在微珠运输过程中延伸至约 57 nm，这提示驱动蛋白利用其构象灵活性，在高度弯曲的界面（如细胞中囊泡运输所存在的界面）上与微管相互作用。据我们所知，我们的发现为估算光镊研究中多马达运输概率提供了首个受实验约束的指南。本文所采用的实验方法（限制 ATP 浓度）可能普遍适用于那些用人工货物或从细胞提取物中纯化的货物标记分子马达的研究。