duty ratio

duty ratio

Rapporto di utilizzazione, ovvero frazione di tempo di un ciclo meccano-chimico, responsabile di un evento motorio cellulare, in cui viene mantenuto un legame tra un filamento e un tipo di motore molecolare. Il duty ratio si rivela specifico per ogni tipo di motore molecolare. Il ruolo fondamentale di tali motori è produrre lavoro, compito che richiede generazione di forza e movimento e necessita di una fonte di energia. La miosina, la chinesina e la dineina ottengono questa energia catalizzando l’idrolisi dell’ATP. Il lavoro prodotto da una singola molecola è ottenuto cumulativamente tramite un ciclo meccano-chimico ripetuto, in cui viene idrolizzata almeno una molecola di ATP: questo provoca un microscopico evento motorio discreto lungo il filamento. L’ipotesi del ponte trasversale rotante, postulata in origine per spiegare il meccanismo della contrazione muscolare, prevede che la testa motrice della miosina, chinesina o dineina si attacchi a un sito specifico sul filamento e vada incontro a una modificazione della propria angolazione rispetto alla coda (il cosiddetto colpo di trazione), che trascina la coda in avanti e poi si dissocia dal filamento. Il ciclo poi ricomincia con un nuovo legame in un sito differente del filamento. La differenza principale è che miosina e dineina idrolizzano ATP dopo la dissociazione dal filamento, mentre la chinesina lo idrolizza quando è legata. Il duty ratio ha un profondo effetto sulla processività del motore, ossia la capacità di una singola molecola di percorrere grandi distanze lungo un filamento; in saggi in vitro la miosina non è risultata processiva poiché in genere si stacca dal filamento e se ne allontana dopo un singolo ciclo, mentre la chinesina, altamente processiva, va incontro a ca. cento cicli prima di dissociarsi. Il nucleo centrale del motore è il sito di legame per l’ATP, molto simile in tutti i motori; inoltre la sua conformazione generale assomiglia a quelle trovate nelle proteine G, le proteine deputate alla trasduzione dei segnali. Tra motori e proteine G vi sono anche notevoli somiglianze negli elementi di struttura secondaria che servono a percepire lo stato in cui si trova il nucleotide (idrolizzato o non) e a trasmettere queste informazioni alla parte proteica deputata a mediare le interazioni con altre proteine, come quelle di un filamento. Sulla base di queste osservazioni sembra che possa esistere un meccanismo generale fondato su un interruttore molecolare sensibile allo stato del nucleotide. (*)

→ Cellula. Movimento cellulare