Как белка развивает силу челюсти, достаточную для того, чтобы расколоть орех?
По словам UMass Lowell, ответ таков: «Это сложно», но это может привести к новым методам лечения заболеваний челюстных суставов, разработке новых зубных протезов, борьбе с такими заболеваниями, как мышечная дистрофия и многим другим. Национальный научный фонд выделил 2,1 миллиона долларов группе ученых под руководством Массачусетса Лоуэлла для решения этой сложной проблемы.
В течение следующих трех лет команда будет изучать эффективность укуса, чтобы определить, влияет ли на действие в первую очередь размер и форма мышц, геометрия скелета или наличие так называемого «жевательного миозина», волокнистого моторного белка, который позволяет мышцам сокращаться. Один из вопросов, на который исследователи надеются ответить, заключается в том, почему этот тип миозина присутствует у некоторых животных, включая акул и серых белок, но отсутствует у других, включая людей и рыжих белок.
В число исследователей Университета Массачусетса Лоуэлла входят доцент биологических наук Николай Конов, который возглавляет команду, профессор биологических наук Джеффри Мур и доцент химии Мэтью Гейдж. К ним присоединяется Сэм Уолкотт из Вустерского политехнического института, адъюнкт-профессор математических наук.
По словам Коноу, знание того, как миозин в его различных формах влияет на мышечную силу и скорость, может привести к лучшему пониманию того, как работают мышцы, и может сигнализировать о развитии заболеваний.
«Мышечные заболевания часто связаны с миозином, поэтому, когда мы узнаем, на что способны различные варианты белка, это может дать информацию для лечения», — сказал он.
Чтобы понять, как работает жевательный миозин, команда сначала изучит его молекулярные свойства, сравнит его с другими, более известными типами миозинов скелетных мышц, а затем добавит его ко второму белку, обнаруженному в мышцах, известному как «актин». Таким образом, исследователи могут увидеть, как молекулярные свойства миозина влияют на всю мышцу.
После этого Коноу сравнит кусающие способности рыжих и серых белок, чтобы увидеть, как миозин влияет на производительность наряду с другими факторами, такими как размер мышц, тип прикуса и скелетная геометрия челюсти и головы грызунов.
Данные, собранные Гейджем, Муром и Коноу в Университете Массачусетса в Лоуэлле, будут отправлены Уолкотту в WPI, где он создаст прогностические модели работы челюстей и способности к еде у белок и других грызунов.
Данные также будут использованы для создания компьютерной игры, чтобы научить старшеклассников-биологов тому, как работают мышцы. В игре игрокам будет предложено манипулировать различными свойствами, такими как размер мышц и содержание белка, чтобы успешно раскалывать виртуальные орехи.
«Это захватывающе и может быть очень полезным для ученых, потому что часто неопытный глаз видит проблему яснее, чем тот, кто смотрел на нее так долго, что стал к ней слеп», — сказал Коноу.
Связанный
