尖端单分子技术揭示细胞生物化学的新机制( Cutting-Edge Single-Molecule Technologies Unveil New Mechanics in Cellular Biochemistry )

S Banerjee S Chakraborty A Sreepada D Banerji S Haldar

单分子技术扩大了我们单独探测生物事件的能力，与集成生物物理技术相比，集成生物物理技术的结果提供的是平均信息。原子力显微镜的最新发展不仅使我们能够区分单个分子的异质现象，而且使我们能够观察到单个共价键的分辨率。同样，光镊由于其多功能性和精确性，已经成为一种有效的技术来解剖各种复杂的生物过程，从ClpXP蛋白酶依赖降解的纳米力学到运动蛋白依赖力的加工过程。尽管光镊有优势，但该技术使用的时间尺度与生理场景不一致，这导致了磁镊的发展，蛋白质与玻璃表面共价连接，这反过来将单个生物分子的观察窗口从几分钟增加到几周。与光镊不同，磁镊利用磁场施加力矩，这使得它们便于研究DNA拓扑结构和拓扑异构酶功能。使用改良的磁性镊子，研究人员能够发现伴侣的机械作用，伴侣在易位过程中通过拉动底物蛋白来支持底物蛋白，并作为机械折叠酶帮助底物蛋白自然折叠。在这篇文章中，我们提供了一个集中的回顾许多这些单分子技术的新作用，从单键断裂到复杂的伴侣机制，以及设计机械医学的潜力，这将是对许多疾病的药理干预的突破。《生物物理学年度评论》第50卷的最终在线出版日期预计为2021年5月。订正估计数请见http://www.annualreviews.org/page/journal/pubdates。

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