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從鞭毛旋轉到細胞運輸：這些驚人的馬達蛋白如何驅動生命？
馬達蛋白是一類分子馬達，能夠在細胞的細胞骨架上移動，將化學能轉換為機械能，這一過程主要通過ATP的水解來實現。無論是鞭毛的旋轉還是細胞內運輸，馬達蛋白都在驅動生命的運行中扮演著至關重要的角色。
馬達蛋白是細胞內部活躍運輸的主要力量，它們使得細胞能夠有效地移動物質，進行組織和分隔。
細胞功能
馬達蛋白驅動了細胞內大多數主動運輸過程，包括蛋白質和囊泡的移動。動力蛋白（例如微管動力蛋白和細胞質動力蛋白）在細胞的內部運輸中發揮著重要作用，包括軸突運輸，並在有絲分裂和減數分裂過程中形成紡錘體並分隔染色體。鞭毛和纖毛中的軸突動力蛋白對細胞運動至關重要，例如在精子中的作用，以及在氣管中的液體運輸。肌肉蛋白肌球蛋白則是動物肌纖維收縮的主要元素。
當馬達蛋白無法正常運作時，細胞的功能受到威脅，顯示其在生命中的重要性。
馬達蛋白缺陷相關疾病
馬達蛋白的缺陷可導致一系列的疾病，例如，動力蛋白的缺失已被確定為查科-馬利-圖斯病等神經遺傳疾病的原因。此外，細胞質動力蛋白缺陷可能導致慢性呼吸道感染，因為纖毛在缺乏動力蛋白的情況下無法正常工作。由於肌球蛋白II在肌肉收縮中至關重要，任何對其結構的缺陷都可能引發肌病，而在聽覺過程中，肌球蛋白也參與立體纖毛的生長，因此其缺陷會導致烏爾舍綜合徵或非綜合症性失聰。
細胞骨架馬達蛋白
基於其底物，馬達蛋白可分為兩大類：微絲和微管。肌球蛋白是沿著微絲移動的動力蛋白，它通過與肌動蛋白的相互作用實現運動；而微管馬達蛋白如動力蛋白與動力蛋白則是通過與微管蛋白的互動而運動。這些微管馬達蛋白根據運動方向可再分為正端馬達和負端馬達。
肌動蛋白馬達
肌球蛋白
肌球蛋白是一類將ATP的化學能轉換為機械能的超家族蛋白，從而產生力量和運動。首個被識別的肌球蛋白是肌球蛋白II，主要負責生成肌肉的收縮。每一個肌球蛋白頭部含有ATP和肌動蛋白的結合位點，當它們結合並水解ATP時，便能朝著肌動蛋白的正端“行走”。此外，肌球蛋白也在細胞分裂過程中扮演著重要角色。非肌肉的肌球蛋白II在細胞質分裂時提供合適的收縮力，也在細胞表面促進豐富的肌動蛋白結構的突起。已知有十八種不同類別的肌球蛋白。
微管馬達
動力蛋白
動力蛋白是一類能夠在微管上移動的馬達蛋白，負責細胞內的物質運輸。與肌球蛋白和動力蛋白相比，動力蛋白的結構十分巨大且複雜。動力蛋白推動內部荷載向微管的負端運輸，這通常位於微管組織中心附近。這一類馬達蛋白還有兩個主要的分支：軸突動力蛋白和細胞質動力蛋白，前者促進纖毛和鞭毛的運動，而後者則有助於細胞內貨物的運輸。
植物特有的馬達蛋白
與動物不同，開花植物細胞缺乏動力蛋白，但擁有大量不同種類的動力蛋白。這些特有的動力蛋白在植物細胞的有絲分裂中起著重要的作用，如細胞板的形成，這一過程需要特殊的細胞骨架排列。
其他分子馬達
除了上述的馬達蛋白外，還有許多其他類型的蛋白質能在細胞內產生力量和扭矩。這些分子馬達在原核生物和真核生物中都廣泛存在，其中一些如與細胞骨架元素或染色質相關的馬達則是特有於真核生物的。
例如，表達在哺乳動物耳蝸外毛細胞的肌動蛋白預素能夠在耳蝸中產生機械放大。
馬達蛋白在生命的運作中扮演了無可替代的角色，讓我們不禁思考，是否還有其他未被探索的馬達機制等待人類去發現呢？
