
English: 
Hello.  I'm Ron Vale,
and in this talk
I'd like to introduce you
to molecular motor proteins,
which are these fascinating protein machines
that are featured in this animated video here.
And these proteins are able
to walk along a cytoskeletal track
and transport a variety of different types of cargos
inside of cells.
What I'd like to do today
is, first of all,
tell you a little bit of a history
of biological motility,
and then I'll tell you about
what these motor proteins do inside of cells,
the various functions that they have,
and then I'll you a little bit about
how they work,
how they're able to convert chemical energy
into motion.
And finally, I'll tell you

Japanese: 
こんにちは。私はロン・ヴェイルです。
この講義で、
私は皆さんに
分子モータータンパク質についてご紹介します。
それは、このビデオで注目している
素晴らしいタンパク質の装置です。
そして、これらのタンパク質は
細胞骨格のレールに沿って歩き、
様々な異なる種類の貨物を
細胞の中で輸送することができます。
今日私がしたいことは、
まず第一に、
生物学的運動性の
歴史について少しお話しします。
そして、これらのモータータンパク質が
細胞の中でしていることや、モータータンパク質が
備えている様々な機能についてお話しします。
そして、それがどのように働き、
どのように化学エネルギーを
動きに変換することができるのか
少しお話ししようと思います。
そして最後に、

Russian: 
Здравствуйте! Меня зовут Рон Вэйл (Ron Vale),
Сегодня
я хотел бы познакомить Вас
с молекулярными моторами,
своеобразными белковыми машинами,
представленными в этом фильме.
Эти белки способны
передвигаться по цитоскелету
и переносить грузы разных типов
внутри клетки.
Сегодня
сначала
я расскажу Вам об истории
изучения биологической подвижности,
Затем о том,
что делают в клетке моторные белки,
о разнообразных функциях, которые они выполняют,
и совсем немного о том, например,
как они работают,
как они преобразуют химическую энергию
в движение.
Наконец, мы коснёмся

Russian: 
роли
этих моторных белков
в человеческом организме
и в происхождении некоторых болезней.
Итак, очевидно,
что движение
– фундаментальная
и безусловная характеристика
всех живых организмов.
К примеру,
человек способен бегать,
а многие живые организмы
– двигаться
и исследовать окружающую среду.
Это происходит потому,
что у нас есть мышцы,
способные сокращаться,
теории о принципах работы мышц
довольно стары
и восходят к древним грекам.
Целый неизведанный мир жизни
открылся с изобретением
микроскопа,
и вместе с ним
– целый мир движения.
Левенгук, например,
когда посмотрел на воду из пруда
под микроскопом,
он увидел огромное множество
видов движения.
Он описал это так:
Они двигались
так быстро
и разнообразно,

Japanese: 
どのようにしてこれらの
分子モータータンパク質が
ヒトの健康や
病気に関わっているか、少しお話しします。
さて、まず第一に、
生体運動は、
すべての生き物に
当然なくてはならない
非常に明白な特性です。
例えば、
人間に関して言うと、私たちは走ることができ、
様々な動物たちは
動き、彼らの生活環境を
広げることができます。
そして、これは、
私たちが筋肉を持ち、
筋肉が収縮できるという事実のためです。
そして、どのように筋肉が働くかという理論は、
実際にはるか昔、
古代ギリシャの頃にさかのぼります。
生命の新しい世界の全体像は、
顕微鏡の発明によって明らかとなり、
それによって
同様に、運動性の新しい世界の
全体像も明らかとなりました。
例えばレーウェンフックに関して言うと、
彼が顕微鏡で
池の水を見たとき
様々な種類の運動の
あらゆる多様性を見ました。
そしてそれらについてこれ彼はこう言いました。
“水の中のほとんどのものの動きは
とても速く、
上へ下へ、そして回ったりと

English: 
some things about
how these molecular motor proteins
are relevant to human health
and disease.
So, first of all,
biological motion
is just a fundamental
and very obvious attribute
of all living organisms.
For example,
in terms of people, we're able to run,
and a variety of animals
are able to move
and explore their environment.
And this is due to the fact
that we have muscles
and they can contract,
and theories about how muscles work
are in fact very old,
dating back to the ancient Greeks.
A whole new world of life
was evident with the invention
of the microscope,
and with that, also,
a whole new world of motility.
Leeuwenhoek, for example,
when he looked at pond water
under the microscope,
saw a whole variety
of different types of movements.
And this is what he had to say about them:
"The motion of most of them in the water
was so swift,
and so various,

Japanese: 
非常に多様で、
私は驚かざるを
得なかったと認めます。”
実際に、これらの種類の生物学的な動きのすべては
レーウェンフックにとって
非常に魅力的で、
今日の子供たちにとってさえも、
とても魅力的なものです。
さて、細胞が動くだけでなく
細胞内の物質も
運動を起こすことができます。
これを最初に説明したのが
ボナベルトゥーラ・コルティで、
植物細胞の中の
細胞質流動を提唱しました。
このビデオのこの箇所に示されています。
彼が説明したのがここです。
“私が説明した現象はあまりに奇妙で、
最初は信じられないものであることはわかっています。
それぞれの部分の中に
二つの流れが見えました。
その流れの一つは片側で上がり、
反対側で下がっていました。
絶えることなく…
そしてこれは一度だけでなく、
何千回、
そして何日も何週間もです。”
これらの初期の科学者たちが

Russian: 
вверх, вниз, по кругу,
что, признаюсь, я не мог
сдержать восторга.
Действительно, все эти виды движения
способны поразить
не только Левенгука,
но способны поразить и
нынешних школьников.
Двигаются не только клетки,
внутриклеточный материал
тоже двигается,
первым, кто заметил это,
был Бонавентура Корти,
описавший цитоплазматическое движение
в растительных клетках.
Вы можете видеть это на следующем видео,
Корти написал:
Я знаю, что этот феномен
кажется слишком странным, чтобы поверить в него с первого взгляда…
Я увидел два потока
в каждой секции…
Один из них поднимался с одной стороны
и спускался – с другой,
постоянно…
Я наблюдал это
тысячи раз,
в течение дней и недель.
Заметьте: эти ранние ученые

English: 
upwards, downwards, and roundabout,
that I admit I could not
but wonder at it."
Indeed, all these types of biological motions
are indeed very fascinating
to Leeuwenhoek,
and also fascinating
even to school kids today.
Now, not only do cells move,
but material inside of cells
can also undergo motion,
and the first person that described this
was Bonaventura Corti,
where he described cytoplasmic streaming
inside of plant cells.
And this is shown here in this video,
and what he described is shown here:
"I know that the phenomenon that I announce
is too strange to be believed at first...
I saw two torrents
inside each section...
One of the torrents rose on one side
and descended on the other,
constantly...
and this not once
but thousands of times
and for days, and for entire weeks."
You can see that these early scientists

Japanese: 
彼らの科学的結果を説明するために使用した言葉は、
かなり活き活きしたものであることが
見てとれるでしょう。
それは、今日の科学者たちが失ってしまったものであると
私は思っています。
さて、顕微鏡法は、生物学的運動性を
私たちが理解する上で、
主要な役割を担い続けました。
そしてこの先駆者は、
井上信也でした。
彼は、生きた細胞のダイナミクスを観察するために、
偏光顕微鏡のような、
より高度なタイプの顕微鏡を使用しました。
そして彼は、細胞分裂の過程の多くを
記述しました。
それがここで紹介されています。
有糸分裂のスピンドルが見えます。
この美しいビデオのこの部分では、
有糸分裂のスピンドルの動きや、
染色体の動きも見えます。
さて、次なる発見は、
私はこれを革命と呼びたいのですが、
蛍光タンパク質の開発によって
起こりました。
そして現在私たちは、
井上信也が記述したものと
同じものを得ることができます。

English: 
were quite animated
in their use of language
to describe their scientific results,
something that I think scientists
have lost today.
Now, microscopy continued
to play a major role
in our understanding of biological motility.
And a pioneer in this
was Shinya Inoue,
who used more advanced types of microscopy,
such as polarization microscopy,
to observe the dynamics of living cells.
And he did a lot to describe
the process of cell division,
which is shown here,
where you can see the mitotic spindle,
you can see the motion of the mitotic spindle,
and also the movement of chromosomes
here in this beautiful movie.
Now, the next revelation,
I would say a revolution,
occurred with the development
of fluorescent proteins.
And now we can take that same object
that you saw that Shinya Inoue described,
where he had observed

Russian: 
использовали очень живой
язык
для описания результатов,
кажется, мы
сейчас утратили это умение.
Итак, микроскопия продолжила
играть значительную роль
в изучении биологического движения.
Пионером современного подхода к этой проблеме
является Шиния Инуэ (Shinya Inoue),
использовавший более мощные виды микроскопии,
например, поляризационный микроскоп,
для исследования динамики живых клеток.
Предметом его исследования был
процесс клеточного деления,
здесь
вы видите митотическое веретено,
его движения,
а также движение хромосом
в этом прекрасном фильме.
Настоящее откровение в этой области,
я бы сказал, переворот,
произошел с внедрением
флуоресцентных белков.
Теперь мы можем рассматривать тот же самый объект,
который описал Шиния Инуэ,
когда наблюдал

English: 
the mitotic spindle
with natural contrast
from the polarization microscope,
but now we can tag
specific proteins in the cell.
Shown here are microtubules,
which are tagged in red...
with a red fluorescent protein,
and the chromosomes
with a green fluorescent protein,
and if you look at this
in a Drosophila embryo,
you can see the chromosomes,
the formation of the mitotic spindle,
and the physical motion
of these chromosomes here.
And when people
began to tag a lot of proteins in the cell,
they found that they were not just static,
but in fact in motion,
and now we know that a whole variety of molecules
inside of cells
are actually undergoing
active types of movement
to be localized
in specific destinations in the cell.
Now, all of these types of biological movements
that I've described
are due to the actions
of these special enzymes

Russian: 
митотическое веретено
с помощью естественного контраста
поляризационного микроскопа,
но уже меченное
флуоресцентной меткой.
Здесь показаны микротрубочки,
помеченные красным…
красным флуоресцентным белком,
и хромосомы,
помеченные зеленым,
если вы посмотрите
на эмбрион дрозофилы,
то увидите хромосомы,
формирование митотического веретена
и движущиеся
хромосомы.
Когда учёные
стали метить разные белки в клетке,
оказалось, что они не статичны,
а, напротив, находятся в постоянном движении,
теперь мы знаем, что большое количество молекул
в клетках
двигаются
активно,
чтобы оказаться
в определённой части клетки.
Все эти движения,
которые я описал,
осуществляются благодаря
тем самым специальным ферментам,

Japanese: 
彼は、偏光顕微鏡を用いて
本来のコントラストで
有糸分裂のスピンドルを観察しましたが、
現在私たちは、
細胞内の特定のタンパク質を
標識することができます。
赤い蛍光タンパク質で
赤く標識された微小菅と、
緑の蛍光タンパク質で標識された
染色体がここに映っています。
もしこれを
ショウジョウバエの胚で観察してみると
この部分に、染色体や
有糸分裂のスピンドルの形成、
そしてこれら染色体の
物理的な動きが見られます。
そして人々が
細胞内のたくさんのタンパク質を標識し始めたとき、
静止したものだけでなく、
実際に動いているものを見つけました。
現在私たちは、
細胞内の全種類の分子は、
細胞内で特定の目的地に
局在するために
実際に活発なタイプの動きを
行っていることを知っています。
さて、私が説明した
これらのタイプの生物学的運動のすべては、
分子モータータンパク質と呼ばれる
これらの特別な酵素の

Japanese: 
働きによっています。
その分子モータータンパク質は細胞骨格レールに相互作用し、
細胞骨格レールには
主に2つの種類があります。
1つは大きな直径の微小管で、
もう1つはより直径の小さなアクチン繊維です。
そしてこれらは
2つの主要な細胞骨格繊維で、
これらの分子モーターの
レールとして働きます。
そして、微小管の世界には、
2種類の主要な
細胞骨格モーターがあります。
1つ目はダイニン分子で、
これについては、次の2つのiBiologyの講義で
更に詳しく話すつもりです。
この講義では、
キネシンに焦点を当てましょう。
キネシンはこのビデオのここで示したように
微小管のレールに沿って動きます。
そして、これらの微小管が
細胞全体に広がり、
微小管自体もかなりダイナミックに
動いているのが見えるでしょう。
微小管は伸長し、縮むことができ、
同様に細胞内で位置を変えることができます。
さて、これらのレールですが、
微小管とアクチンの両方とも
極性のある繊維です。
それらが基本的なサブユニットで

English: 
called molecular motor proteins,
which interact with cytoskeletal tracks,
and there are two main types
of cytoskeletal tracks.
One are the larger diameter microtubules,
and the smaller diameter actin filaments.
And these are the two
major cytoskeletal filaments
that act as tracks
for these molecular motors.
So, in the microtubules world,
there are two main types
of cytoskeletal motors.
One are the dynein molecules,
and I'm going to talk much more about these
in my next two iBiology lectures,
and kinesin,
which will be a focus of this lecture.
They move along microtubule tracks,
which are shown in this movie over here,
and you can see that these microtubules
extend all throughout the cell,
and they're also themselves
quite dynamic.
They can grow and shrink
and change their position in cells as well.
Now, these tracks,
both microtubules and actin,
are polar filaments.
And the reason is that

Russian: 
которые мы называем молекулярными моторными белками,
они взаимодействуют с цитоскелетными филаментами,
среди которых два типа
наиболее значимы.
Большие в диаметре – микротрубочки
и, меньшие – актиновые филаменты.
Это два вида
внутриклеточных филаментов,
по которым двигаются
молекулярные моторы.
По микротрубочкам
двигаются моторы
двух классов.
О динеине
я буду рассказывать
в следующих двух лекциях iBiology,
а на кинезине
остановлюсь в этой.
Как молекулы кинезина двигаются вдоль микротрубочек,
показано в этом фильме,
вы можете заметить, что микротрубочки
проходят через всю клетку
и сами по себе
довольно динамичны.
Они могут расти, укорачиваться
и менять своё положение в клетке.
Итак,
микротрубочки и актин
– полярные филаменты.
Причина этого в том,

Japanese: 
構成されているのがその理由です。
この場合はチューブリンで、
この重合体を形成するために
頭部から尾部というように定義された方法で
重合します。
そして、重合に
極性があるので、
チューブリンには明確なプラス端と
明確なマイナス端があります。
そしてモーターは、
レールに固有の極性を認識します。
例えば、
大半のキネシンは
微小管のプラス端に向かって
一方向に動きます。
ところが、ダイニンは
マイナス端に向かって
反対方向に動きます。
さて、細胞内の微小管は
ランダムでなく、
特定の極性をもって
組織されています。
多くの微小管は
核となり、核によって
この構造から成長し、
それは中心体と呼ばれます。
これは微小管のマイナス端が
局在するところで、
プラス端が局在する外側へ
向かって伸長します。
そして、キネシンモーターが

Russian: 
что они состоят из основных субъединиц,
в случае микротрубочек это тубулин,
который полимеризуется
в определенном направлении от головы к хвосту
для создания полимера.
Поскольку полимеризация
тубулина преимущественно происходит в одном направлении,
микротрубочки имеют строго обозначенный плюс-конец
и строго обозначенный минус-конец.
Молекулярные моторы
способны различать полярность филаментов.
И, например,
большинство кинезинов
двигается в одном направлении,
к плюс-концу микротрубочек,
а динеины
двигаются в противоположном направлении,
к минус-концу.
В клетках микротрубочки
располагаются
не случайным образом,
а в соответствии с их полярностью.
Большинство микротрубочек
растут от структуры,
располагающейся в области ядра,
которая называется центросомой.
Здесь располагаются минус-концы
микротрубочек,
отсюда микротрубочки расходятся на периферию,
где локализуются их плюс-концы.
Таким образом, если кинезиновый мотор

English: 
they're composed of a basic subunit,
in this case tubulin,
which polymerizes
in a defined head-to-tail manner
to create this polymer.
So, because the polymerization
is polarized,
there is a distinct plus end of the microtubule
and a distinct minus end.
And the motors
recognize this intrinsic polarity of the tracks.
So, for example,
the majority of kinesins
will move in one direction,
towards the plus end of the microtubules,
whereas dyneins
move in the opposite direction,
towards the minus end.
Now, these microtubules in cells
are organized,
also not randomly,
but with a specific polarity.
So many of the microtubules
are nucleated and grow from this structure
by the nucleus,
which is called the centrosome.
And this is where the minus ends
of the microtubules are located,
and they extend outward to the periphery,
where the plus ends are localized.
So, if a kinesin motor

Russian: 
связался с определённым грузом,
он доставит его к плюс-концу,
и он доставит этот груз
из центра клетки
на её периферию.
Динеин, в свою очередь,
будет двигаться в противоположном направлении
и доставит груз
в центр клетки.
Итак, другой большой класс
молекулярных моторов
связывается с актиновыми филаментами,
и существует один большой класс подобных моторов,
это миозины.
Они двигаются вдоль актина,
распределённого
по клетке иначе, чем микротрубочки.
В этом митотическом веретене,
например,
микротрубочки располагаются в центре клетки,
а меченный красным актин
– по периметру.
Таким образом, актин
стремится занять внешнюю часть клетки,
а микротрубочки – внутреннюю.
Итак, когда я говорю миозин
или кинезин или динеин,
я говорю
не об индивидуальном белке.
На самом деле, это большие классы

English: 
grabs hold of a cargo,
it's going to move towards the plus end,
and it's going to deliver that cargo
from the interior of the cell
to the periphery.
Dynein, on the other hand,
will move in the opposite direction,
so it will deliver a cargo
towards the cell interior.
Now, the other major class
of molecular motors
work on actin filaments,
and there's one major class of these motors
and those are the myosin motors.
Now, they move along actin,
which tends to have
a very different distribution than microtubules.
So, in this mitotic spindle,
for example,
the microtubules are in the center
and you can see the actin, in red,
all around the perimeter of the cell.
So actin, in general,
tends to be more cortical,
the microtubules more interior.
Now, when I say myosin
or kinesin or dynein,
I'm not just talking about
one molecular motor.
In fact, these are families

Japanese: 
貨物をつかむと、
プラス端に向かって動き、
貨物を細胞の内側から
周辺部へ運びます。
一方でダイニンは
反対の方向に動きます。
そのため、貨物は
細胞の内側に向かって運ばれます。
さて、他の主要な種類の
分子モーターは
アクチン繊維上で働きます。
これらのモーターの主要な種類の一つが
ミオシンモーターです。
さて、それらはアクチンに沿って動きます。
アクチンは微小管と非常に異なる
分布を持つ傾向があります。
この有糸分裂のスピンドルにおいては、
たとえば、
微小管は中心にあり、
すべての細胞の周囲に
赤い色のアクチンが見えます。
ですから一般的にアクチンは
より表層に近い傾向があり、
微小管はより内側にあります。
さて、私がミオシン、
キネシン、あるいはダイニンと言うときは、
一つの分子モーターについてだけ
話しているのではありません。
実際には、これらは

Japanese: 
関連するモータータンパク質のファミリーです。
例えばヒトには、
45の異なるキネシンの遺伝子と、
40のミオシン遺伝子、
15のダイニン遺伝子があります。
たくさんの異なる種類の
モーターがありますが、
これは、ヒトの細胞の中で
必要とされる運動機能が
多様であるからです。
そしてこれらの異なるモーターは
異なる種類の輸送や
力発生の機能を行っています。
さて、モータータンパク質の
解剖学について少しお話ししましょう。
同じファミリーに属する
モータータンパク質の何が似ていて、
何が異なっているのでしょうか。
それらは実際にレールに沿って動く
部分である
一端と、
貨物と相互作用するもう一端を持っています。
キネシン1と呼ばれる
キネシンファミリーの一員を使って
このことをもっと詳しく説明しましょう。
今お見せした、端にあるこの球状のドメインは、
レールに沿って歩く部分である
モータードメインです。
たくさんのこれらのモータードメインはまた、

Russian: 
родственных моторных белков.
У людей, например,
есть 45 разных генов кинезина,
40 генов миозина
и около 15 генов динеина.
Существование такого количества различных моторов
объясняется наличием различных
типов движения,
необходимых
человеческим клеткам,
разные моторы
выполняют разные виды транспорта
или генерируют силы.
Теперь я хотел бы рассказать
о строении моторных белков,
а также о том, что делает белки
в пределах одного семейства похожими,
и что их различает.
Один конец молекулы моторного белка
является той частью,
которая двигается вдоль цитоплазматического филамента,
другой конец мотора взаимодействует с грузом,
я покажу это на примере
одного из членов семейства кинезинов,
кинезина-1.
Вот эта глобулярная структура
называется моторным доменом,
и он, как раз, «ходит» вдоль микротрубочки.
Моторные домены часто

English: 
of related motor proteins.
In humans, for example,
there are 45 different kinesin genes,
there are 40 myosins,
and about 15 dyneins.
And there's some many different types of motors
because there are a whole variety
of motility functions
that are needed
in human cells,
and these different motors
carry out different types of transport
or force-generating functions.
Now, I'd like to tell you
a little bit about the anatomy of these motor proteins,
what makes motors proteins
in the same family similar
and also how they differ.
So, they have one end of the motor protein
which is the actual part
that moves along the track,
and another part that interacts with the cargo,
and I'll show you this in more detail
for one member of the kinesin family
called kinesin-1.
And this globular domain at the end I just showed you
is the motor domain,
that's the part that walks along the track.
Many of these motor domains

Japanese: 
二量体として一緒になり、
場合によっては四量体にもなります。
そして二量体化は
コイルドコイルを介して成立します。
コイルドコイルは
ヒンジで遮られていて、
そのことが、タンパク質が
折れ曲がるための柔軟性を提供しています。
そしてまさにその末端部に
尾部ドメインがあります。
そしてこれは
モーターポリペプチドに属する
球状のドメインを含むこともあります。
より大きな複合体を作るために
仲間の他のサブユニットに
結合することもあります。
この尾部ドメインが定義するものは一般に、
細胞内でモータータンパク質が結合するものと、
そのモータータンパク質がどのような種類の
貨物を運ぶのか、ということです。
さて、モータータンパク質には
他にも種類があります。
ここでは、キネシン2と、キネシン3だけを紹介しますが、
これらのモータータンパク質はすべて
非常に似たモータードメインを
一般的に持っています。
その様子が、ここで紹介されています。
しかし、タンパク質の残りの部分は

English: 
also come together as dimers,
in some cases even tetramers,
and that dimerization
is mediated by a coiled-coil,
which is also interrupted
-- it has hinges in it --
and that provides flexibility
for the motor protein to bend.
And at the very distal end
is the tail domain.
So, this may contain
a globular domain
belonging to the motor polypeptide.
It may also bind
other associated subunits
to make a larger complex,
and this tail domain
is what defines, usually,
what that motor protein will bind to in the cell,
what kind of cargo it will transport.
Now, there are other classes
of motors proteins
-- this just shows kinesin-2 and kinesin-3 --
and all of these motor proteins
share in common
a very similar motor domain,
which is shown here.
But the rest of the protein

Russian: 
образуют димеры
и, даже, тетрамеры,
димеризация
происходит при помощи длинной двойной суперспирали,
в которой есть разрыв,
в ней есть шарнир,
который позволяет
молекуле мотора складываться пополам.
На конце молекулы
находится хвостовой домен.
И он может связывать
глобулярный домен,
принадлежащий моторному полипептиду.
“Хвост” может связывать
другие субъединицы,
образуя крупные комплексы,
именно хвостовой домен
определяет то,
с чем свяжется моторный белок в клетке,
какой груз он будет транспортировать.
Итак, существуют другие классы
моторных белков,
здесь показаны только кинезин-2 и кинезин-3,
и у всех этих моторных белков
есть общий
очень похожий моторный домен,
он показан здесь.
Остальная часть белка

Japanese: 
本当に完全に異なっています。
そして、コイルドコイルも異なり、
貨物と結合しているドメインには、
実際、配列の相同性が
ありません。
その理由は、
これらの非モータードメインが、
やはり、細胞内で
これらのモーターと相互作用する
特有の貨物の種類を
定めているからです。
さて、モータードメインと、
モータードメインが何をするのか、少しご説明しましょう。
それは酵素で、
ATPを加水分解する
酵素です。
そして、最初にATP分子である
アデノシン三リン酸を結合し、
そのあとβとγリン酸間の結合を
加水分解します。
加水分解した後、
連続した方法で
生産物を遊離します。
つまり、最初に
リン酸を遊離し、
次にADPが遊離され、
その後にATPを再結合することができ、
最初からもう一度このサイクルを繰り返します。
そして、このATP加水分解サイクルの一周の間に、

English: 
is really completely different.
So, the coiled-coils are different,
and the cargo binding domains
in fact have no sequence identity
between them.
And the reason is that
these non-motor domains,
again, are defining
unique types of cargos
that these motors are interacting
with inside of cells.
So, let me tell you a little bit
about the motor domain and what it does.
It's an enzyme
and it's an enzyme
that hydrolyzes ATP.
So, it first binds an ATP molecule
-- adenosine triphosphate --
and then it hydrolyzes
a bond between the beta- and gamma-phosphate.
And after the hydrolysis
it then releases the products
in a sequential manner.
So, it first releases
a phosphate
then, next, the ADP is released,
and then it's able to rebind ATP
and start the cycle all over again.
And during one round of this ATP hydrolysis cycle

Russian: 
может быть самой разной.
Суперспиральные домены различаются,
и связывающие груз домены
практически не имеют сходства по последовательности
между собой.
И причина заключается в том,
что эти немоторные домены
определяют
уникальные типы груза,
с которыми взаимодействуют эти моторные белки
внутри клетки.
Давайте обратимся
к моторному домену.
Это фермент,
это фермент,
гидролизирующий АТФ.
Этот домен связывается с молекулой АТФ,
аденозинтрифосфатом,
и гидролизует
связь между бета- и гамма- фосфатом.
После гидролиза
он выбрасывает продукты реакции
последовательным образом.
Сначала высвобождается
фосфат,
затем АДФ,
после чего он снова может связываться с АТФ,
и процесс повторяется.
В результате одного цикла гидролиза АТФ

English: 
there are structural changes that occur in the motor
that I'll describe later
that allow it to take one step
along the track.
So, every time it undergoes this cycle
it steps forward,
and then multiple rounds of this ATP hydrolysis cycle
allow the motor
to move a long distance along the track.
Now, let me just say a few things
about how this motor
performs in comparison
to a motor
that you might be more familiar with,
like a car engine.
So, first of all, obviously
the kinesin motor is much smaller,
in fact that motor domain
is only 10 nanometers in size.
It uses a fuel,
as I told you in the last slide,
adenosine triphosphate,
in comparison to your car,
which uses hydrocarbons.
It moves at a few millimeters per hour,
which seems very slow.
However, you have to take into account
the size of the motor protein,
and if you measure
how far it moves

Russian: 
происходят структурные изменения мотора,
который я опишу позднее,
что позволяет ему сделать одни шаг
по филаменту.
С каждым новым циклом
моторный белок шагает вперёд,
несколько раундов гидролиза АТФ
позволяют мотору
проходить значительные расстояния по филаменту.
Итак, позвольте рассказать
о том, чем же клеточный мотор
отличается
от тех,
с которыми вы уже знакомы,
например, от автомобильного?
В первую очередь,
кинезин очень мал,
моторный домен, например,
имеет длину всего 10 нанометров.
В качестве топлива он использует,
как я уже показывал на последнем слайде,
аденозинтрифосфат,
в то время как машина
– углеводороды.
Кинезин двигается со скоростью всего несколько миллиметров в час,
что кажется очень медленным.
Но необходимо учитывать
его размеры,
но если вы измерите то,
как далеко он продвигается

Japanese: 
後でご説明するように
モーターに構造変化が生じ、
レールに沿って
一歩進むことができます。
そして、このサイクルが起こるたびに、
前進します。
それから、このATP加水分解サイクルが
複数回起きることによって、モーターは、
レールに沿って長い距離を動くことができるのです。
さて、車のエンジンのような
あなた方にもっとなじみ深い
モーターと比較して、
このモーターがどのように機能するのか
いくつかのことを
ご説明しましょう。
まず第一に、明らかに
キネシンモーターはずっと小さいです。
実際、モータードメインのサイズは
たったの10ナノメートルです。
炭化水素を
燃料として使う車と比較すると、
一つ前のスライドで話したように、
アデノシン三リン酸を
燃料として使います。
毎時数ミリメートル動きます。
非常に遅く聞こえますね。
しかし、モータータンパク質の
サイズを考慮しないといけません。
もし、それら自身の長さの点から
どれだけ遠くまで動くのか

English: 
in terms of its own length,
you find in fact that it's moving
faster than your car is moving
on a highway.
It's also much better than your car
in terms of work efficiency,
which is essentially
how much of the chemical energy
that it can convert into productive work,
and these motor proteins
work at about 60% efficiency,
whereas your car engine
works at a much more pathetic 10-15%.
So, we indeed have a lot to learn
about how nature's own motors
are able to execute motility.
So, let me tell you know a little bit about
what the cytoskeletal motors do in cells,
and I'm just going to provide a few examples
because the number of different types of motility
that cells engage in
is really vast.
So, one thing that the motor proteins do
is to transport membrane organelles.
In some cases,
they're small organelles,
they're transport intermediates

Japanese: 
計測してみると、
実際には車が
高速道路を移動するのより
速く動いていることがわかります。
仕事効率に関しては、
車よりもずっと効率がいいのです。
これは、本質的に
どれだけの化学エネルギーが
生産的な仕事に転換されるか、ということで
これらのモータータンパク質の仕事効率は
60％であるのに対し、
車のエンジンの仕事効率は
それよりずっと残念なもので10-15％です。
さて、どうやって自然界のモーターが
運動性を実現できるのか、
学ぶことは本当にたくさんあります。
細胞骨格モーターが細胞内で
何をしているのか、少しだけお教えしましょう。
いくつかの例を紹介します。
なぜなら、細胞が携わる
様々な種類の運動性の数は
実に膨大だからです。
モータータンパク質が行うことの1つは、
膜細胞小器官を輸送することです。
いくつかのケースでは、
それらは小さな細胞小器官です。
それらはゴルジ装置と

Russian: 
в соответствии со своей собственной длиной,
оказывается, что он двигается
быстрее, чем машина
на автостраде.
И он также гораздо лучше вашего автомобиля
с точки зрения коэффициента полезного действия,
что по существу отражает
сколько химической энергии
он может превратить в работу,
и коэффициент полезного действия моторных белков
приблизительно равен 60%,
а у автомобильного двигателя
– всего 10-15%.
Как видите, нам ещё есть чему учиться
у природы относительно двигателей,
способных осуществлять движение.
Итак, позвольте рассказать
о том, что цитоскелетные моторы делают в клетках,
я всего лишь покажу несколько примеров,
потому что разнообразие типов движения,
которые выполняют клетки,
очень велико.
Начнём с того, что моторные белки
транспортируют мембранные органеллы.
Иногда
это небольшие органеллы,
посредники,

Japanese: 
細胞膜の間を
輸送している輸送媒介者だったり、
あるいは、リソソームのように
細胞膜から他の細胞小器官まで
反対方向に輸送している
エンドソームです。
これは、生きている細胞において
微小管のレールに沿って動く
いくつかの輸送小胞の内の
一つの例にすぎません。
しかし、非常に大きな細胞小器官でさえも
細胞内で動くことができます。
おそらく、すべての細胞小器官の中で
最も大きなものは核です。
発生の途中で
神経細胞の内部に
輸送されている核の写真が
ちょうど映っていますが、
脳の皮質領域へ向かって
移動しています。
この移動プロセスの間に
核を輸送しなければなりません。
さて、これは細胞小器官輸送の
もう一つの美しい例です。
メラニン細胞と呼ばれている
特別な皮膚細胞で見つかった、
メラノソームという名前の
色素性細胞小器官です。
これが皮膚に色を与えます。
両生類や魚のような

Russian: 
перемещающиеся от аппарата Гольджи
к плазматической мембране,
или, эндосомы, идущие
в противоположном направлении,
от мембраны к другим органеллам,
например, лизосомам.
А это пример
в живых клетках того,
как двигаются некоторые транспортные везикулы
вдоль микротрубочек.
Даже очень крупные органеллы
могут двигаться внутри клеток.
Вероятно самая большая органелла -
ядро,
а это изображение ядра,
перемещающегося
в нервных клетках,
которые во время развития
мигрируют к корковой области
мозга,
и им необходимо транспортировать ядро
во время этого миграционного процесса.
Теперь посмотрите на ещё один
замечательный пример движения органелл.
Это пигментные органеллы,
меланосомы,
находящиеся в специализированных клетках кожи,
меланоцитах,
именно они придают коже окраску.
Некоторые организмы,

English: 
that are traveling between the Golgi apparatus
and the plasma membrane,
or endosomes that are traveling
in the opposite direction,
from the plasma membrane to other organelles,
such as lysosomes.
And this just shows an example,
in living cells,
of some of these transport vesicles
moving along microtubule tracks.
But even very large organelles
also can move in cells.
Probably the biggest organelle of all
is the nucleus,
and this just shows an image of the nucleus
being transported
inside of a nerve cell,
which during development
is migrating towards the cortical region
of the brain,
and it has to transport the nucleus
during this migration process.
Now, here's another
beautiful example of organelle movement.
These are pigmented organelles
called melanosomes
that are found in special skin cells
called melanocytes,
and this is what gives skin its color.
And some organisms

Russian: 
такие как амфибии
и некоторые рыбы
способны менять цвет кожи,
перемещая меланосомы.
Когда они диспергированы вот так,
кожа темнеет,
а когда собираются
к центру, -
светлеет,
и такое распределение органелл
происходит благодаря моторным белкам.
Здесь показаны динеин,
транспортирующий меланосомы
к центру,
и кинезин,
перемещающий их
в обратном направлении,
происходит это в результате действия гормонов.
Гормоны взаимодействуют с рецепторами,
контролирующими молекулярные моторы,
а те, в свою очередь, меняют распределение органелл внутри клетки.
Но существуют и
немембранные компоненты,
которые необходимо перемещать по клетке.
Например,
многие вирусы,
научились связываться с моторными белками,
чтобы двигаться внутри клетки.
Вот пример вируса вакцины,
и все частицы,
огромное количество частиц,

Japanese: 
いくつかの生物は、
皮膚の色を変えることができますが、
これらのメラノソームを
動かすことによって行われます。
メラノソームがこのように分散すると、
皮膚の色はより暗く見えます。
しかし、メラノソームが
中央に集中すると、
皮膚はより明るい色になります。
この細胞小器官の分布は
モーターによって起こります。
これはあらゆるメラノソームを
細胞の中心へ向かって
輸送しているダイニンモーターです。
そして、キネシンモーターは
これらの細胞小器官を
反対方向へ輸送することができます。
これはホルモンによって支配されています。
細胞内部での分布を変えるために、
ホルモンは、これらのモーターを
制御するレセプターと相互作用しています。
しかし、膜に結合はしていませんが
やはり輸送され得る
他の物質があります。
例えば、
多くの種類のウイルスがありますが、
彼らは分子モーターを拾い上げ、
細胞内に入り込むことを学びました。
これはワクチニアウイルスの例ですが、
これらの小さな粒子のすべては、
つまり、ここに見えるこれらの無数の

English: 
such as amphibians
and also fish
can change the color of their skin
and they do that by moving these melanosomes.
When the melanosomes are dispersed like this
the skin color appears darker,
but when they're all concentrated
in the center
the skin takes on a lighter color,
and this distribution of organelles
occurs by motors.
Here are dynein motors
transporting all these melanosomes
towards the cell center
and kinesin motors
can transport these organelles
in the opposite direction,
and this is under hormonal control.
So, hormones interact with receptors
that control these motors
to change the distribution inside of cells.
But also, there are other objects
that are not membrane bound
that also can be transported.
For example,
there are many kinds of viruses
that have learned to pick up molecular motors
and transport themselves inside of cells.
This is an example of vaccinia virus
and all of these little particles,
these myriad little particles

English: 
that you see here,
are viruses
moving along microtubule tracks.
Another example being rabies,
which can transport itself
inside of nerve cells.
In addition,
mRNAs also can be localized
and transported in cells,
and that allows the mRNA
to be localized
in a particular region of the cell
where that mRNA
can be translated into a protein
and therefore the protein
is made where the protein is needed,
in a localized destination.
And this is an example
of one RNA called gurken
that is transported
in a Drosophila oocyte,
it's shown here in this orange color,
and you can see it moving
into this one anterior corner
of the oocyte
by active transport.
Now, in addition to transporting cargo,
motors can move the filaments themselves,
and this is how muscle contraction works.
And the basic unit of a muscle
is called a sarcomere

Russian: 
которые вы здесь видите, -
вирусы,
передвигающиеся вдоль микротрубочек.
Аналогичным образом вирус бешенства
может перемещаться
внутри нейронов.
Кроме того,
мРНК также переносятся
внутри клетки
это позволяет мРНК
попадать
в часть клетки,
где начинается
трансляция белка,
и, таким образом, белок
синтезируется именно там, где он необходим,
в определенном месте.
В этом примере
РНК, кодирующая белок гуркен,
двигается
в ооците дрозофилы.
она помечена оранжевым,
она двигается
в сторону заднего конца
ооцита
благодаря активному транспорту.
Помимо транспортировки грузов,
моторные белки могут двигать сами филаменты,
что и происходит в мышцах, когда они сокращаются.
Мышцы состоят из элементов,
саркомеров,

Japanese: 
小さな粒子のすべては
ウイルスで、
微小管のレールに沿って動いています。
もう一つの例は狂犬病で、
神経細胞内に
入り込むことができます。
さらに、
mRNAもまた
細胞内に局在し、輸送されます。
そのおかげでmRNAは
細胞の特定の領域に局在でき、
そこでmRNAは
タンパク質に
翻訳され、
そのようにして
タンパク質は、それが必要とされる
局在した目的地で作られます。
これは、gurkenと呼ばれる
RNAの例ですが、
ショウジョウバエの卵母細胞の中で
輸送されます。
このオレンジ色でここに示されています。
そして、それが能動輸送によって
卵母細胞の
この前の隅へ
移動しているのが見えます。
さて、貨物の輸送に加えて、
モーターはフィラメント自体も動かすことができ、
それで、筋収縮が起こります。
筋肉の基本的な単位は
サルコメアと呼ばれていますが、

Russian: 
в котором повторяются
актин и миозин.
В саркомере
миозин присутствует
в форме филамента
в центральной зоне,
он взаимодействует
с чередующимися актиновыми филаментами,
которые крепятся к обоим концам
саркомера.
Одна половина миозинового филамента
стремится добраться в одну сторону
до конца актина,
а другая
стремится двигаться вот в этом направлении
по актину,
таким образом, когда мышца активируется,
когда клетка получает импульс от нейрона,
и кальций попадает в клетку --
вот это кальций --
миозин начинает движение,
и он сближает актиновые филаменты
друг к другу.
Саркомер уменьшается в длине,
и это заставляет мышцу сокращаться.
В мышцах
филаменты и молекулярные моторы
довольно четко организованы,
но молекулярные моторы
могут обратиться к беспорядочному
или почти случайному набору филаментов

Japanese: 
それはアクチンとミオシンの
繰り返し単位です。
サルコメアにおいて、
ミオシンは
サルコメアの中心に
繊維状に集中しています。
そしてサルコメアの両側から
入ってくる互いに組み合わさった
アクチンフィラメントと
相互作用します。
そして、ミオシンは
こちら側、つまりアクチンの
末端側へ一方向に歩きたがり、
ミオシンフィラメントのもう片方は
アクチンに沿って、
この方向へ歩こうとします。
筋肉が活性化されると、
神経刺激が起こり、
カルシウムが流入します。
カルシウムはここに示されています。
そしてミオシンが歩きはじめ、
ミオシンはこれらのアクチンフィラメントを
より近くに動かし始めます。
それによってサルコメアが短くなり、
筋肉が収縮する原因となります。
この場合、
筋肉ではフィラメントとモーターが
非常によく組織されています。
しかし、モーターは
無秩序な、またはほとんどランダムな配列の
フィラメントもつかむことができ、

English: 
and it's a repeating unit
of actin and myosin.
In the sarcomere,
myosin is concentrated
in a filamentous form
in the center of the sarcomere
and it interacts
with interdigitating actin filaments
which are coming in from both sides
of the sarcomere.
So, myosin
wants to walk in one direction on this side,
towards the end of the actin,
and the other side of the myosin filament
is trying to walk in this direction
along the actin,
so when a muscle is activated,
which occurs with nerve stimulation,
calcium comes in
-- that's calcium shown here --
and the myosin starts walking
and it starts bringing these actin filaments
closer together.
That shortens the sarcomere
and that's what causes your muscle to contract.
In this case,
the filaments and the motors
are very well organized in your muscle,
but motors
can also take a disordered
or almost random array of filaments

English: 
and create order amongst these filaments,
and this is what happens in the formation
of the meiotic spindle.
So, in this case, the microtubules start off random,
but then there are some motors,
such as shown in green here,
that are crossbridging filaments
and they're trying to move to the minus end.
So, they're moving to the minus end
and, as they do,
they collect all the minus ends
of the microtubules together.
There are other motors,
such as shown in orange,
that work on antiparallel filaments,
and they work to slide those filaments apart.
So, in this manner,
as shown in this movie
of the formation of a meiotic spindle
in a xenopus egg extract,
you can see that this initial random
organization of microtubules...
as it grows,
the motors act upon it
and they start elongating this spindle
and the minus ends all get organized
at this pole and it forms

Japanese: 
これらのフィラメント間に秩序を作ります。
これは減数分裂のスピンドルの形成に
おいて起こることです。
そして、この場合、微小管はランダムに動き出しますが、
ここに緑で示されているように
いくつかのモーターが存在し、
それがフィラメントを架橋し、
マイナス端へと動こうとしています。
そしてそれらはマイナス端へと動いていて、
そのようにして、
それらは微小管の
すべてのマイナス端を一か所に集めます。
オレンジ色で示されているような
他のモーターもありますが、
逆平行のフィラメントに働きます。
そして、それらはフィラメントを別々にスライドさせます。
このアフリカツメガエルの卵抽出液中の
減数分裂紡錘体の形成を記録した
ビデオで示されているように
この方法によって
この微小管の初期ランダム形成が
わかります。
成長に伴って
モーターはそれに作用し、
紡錘体の伸長を開始します。
そしてこれらの分子モーターの作用によって
すべてのマイナス端は

Russian: 
и создать упорядоченную структуру среди этих филаментов,
это происходит, например, при формировании
мейотического веретена.
Сначала микротрубочки находятся в беспорядке,
но потом возникают моторные белки,
показаны зелёным,
которые прикрепляются сразу к двум филаментам
и двигаются к минус-концу.
Они движутся в минус-концу,
и по мере движения
минус-концы собираются
в одном месте.
Одновременно другие моторные белки,
показаны оранжевым,
связываются с антипараллельными филаментами
и растаскивают их в разные стороны.
И, таким образом,
как показано на этом видео
формирование мейотического веретена
в экстракте яйца шпорцевой лягушки,
видите начальную случайную
организацию микротрубочек…
по мере его роста,
моторные белки
удлиняют веретено,
минус-концы собираются
на этом полюсе, и формируется

English: 
this characteristic bipolar shape,
due to the action of these molecular motors.
So, I'd now like to turn to the subject of,
how do we study the mechanism of motility?
How do we understand
how these motors work?
Well, it's useful to look at the motility in cells,
but it's more powerful
to study these motors in a test tube,
where you really can be able to
dissect their mechanism.
So, we're able to use
in vitro motility assays,
where can take either purified motors out of cells,
or even express them in bacteria,
and study their motility
in a very controlled environment.
In fact, one can also do that
at single molecule level,
so one can study the actions
of even individual motors proteins
as they are being transported
on a filament.
So, I'll show you some examples,
first of in vitro motility assays.
Here's an example
where we have a plastic bead

Japanese: 
この極に組織化され、
この特徴的なニつの極がある形を形成します。
さて、どのように運動性のメカニズムを研究するか、
という問題に話題を変えましょう。
これらのモーターがどのように動くのか
どうやって理解するのでしょうか。
細胞内での運動性を観察することは有益ですが、
試験管の中でこれらのモーターを
研究することはより効果的です。
そうすれば、あなたはメカニズムを
詳細に吟味することができます。
そして、再構成系での
運動性試験も利用可能です。
再構成系で、細胞から取り出し精製したモーターを使ったり、
バクテリアの中に発現させることさえできます。
非常に制御された環境下で
それらの運動性を調べることができます。
実際に、単一分子レベルでも
調べることができ、
それらはフィラメント上を
輸送されているので、
個々のモータータンパク質の作用さえ
研究することが可能です。
さて、最初の再構成系運動性試験の
いくつかの例をご紹介します。
この例では、
モータータンパク質を付着可能な

Russian: 
характерная биполярная структура,
благодаря работе моторных белков.
Следующий вопрос, который я хотел бы обсудить, состоит в том,
как мы изучаем механизм движения?
как мы понимаем
работу молекулярных моторов?
Конечно, можно исследовать внутриклеточное движение,
но гораздо эффективнее
изучать работу этих белков в пробирке,
так как этот метод позволяет
детально анализировать механизмы их работы.
Мы можем использовать
in vitro анализ подвижности,
для чего берем белки, полученные или непосредственным выделением из клеток,
или экспрессией их в бактериях.
для изучения подвижности
в контролируемой среде.
Можно даже
проделать это на уровне молекулы,
так что становится возможным изучать движение
отдельно взятой молекулы моторного белка,
перемещающейся
по филаменту.
Вот несколько примеров
in vitro.
В этом примере
у нас есть пластиковые шарики,

Japanese: 
プラスティックビーズがあり、
モーターはフィラメントに沿って
これらのビーズを輸送します。
このビデオのこの部分です。
これらは微小管トラックに沿って
キネシンによって輸送されている
不活性プラスティックビーズです。
現在は、実際に
ビーズ全体を完全に取り除き、
蛍光色素を用いてモータータンパク質に
標識を付けることができます。
これは実際のスケールでは描かれていません。
実際にはモーターと比較して、
色素は非常に小さいですが、
非常に明るい信号を供給するので、
モータータンパク質が動いているときに
追跡することができます。
これは、全反射照明蛍光と呼ばれる
技術を用いて行うことが可能です。
iBiologyの顕微鏡コースのビデオでも
この技術を説明しています。
このように見えます。
ここにあるこれらの緑色の点はすべて
個々のモータータンパク質で、
ここの部分の微小管に沿って
動いているのが見えます。
単一分子レベルで
この動きの詳細を

Russian: 
к которым можно присоединить моторный белок,
и моторный белок будет переносить эти шарики
по филаменту.
Вот видео.
Инертные пластиковые шарики
переносятся кинезином
по микротрубочкам.
Можно вообще
избавиться от этих шариков
и пометить сами моторы
флуоресцентной краской.
Здесь изображение не соответствует масштабу,
флуоресцентная метка очень мала
относительно размеров мотора,
но она настолько яркая,
что мы с лёгкостью можем изучать
движение моторного белка
с помощью
микроскопии полного внутреннего отражения,
о которой говорится
в курсе iBiology про микроскопию,
а вот как это выглядит.
Зелёные точки –
отдельные молекулы моторных белков,
вы видите,
как они двигаются по микротрубочкам,
здесь можно даже
разглядеть отдельные детали такого движения

English: 
to which one can attach a motor protein,
and then the motor will transport these beads
along a filament.
This is shown here in this movie, here.
These are inert plastic beads
being transported by kinesin
along a microtubule track.
Now, we can in fact
get rid of the whole bead entirely
and label the motor protein
with a fluorescent dye.
This is not really drawn to scale here,
in fact the dye is very small
relative to the motor,
but it provides a very bright signal
that we can track
the motor protein as it's moving,
and we can do that with a technique
called total internal reflection fluorescence,
which is also described
in videos in the iBiology microscopy course,
but this is what it looks like.
All of these green dots here
are individual motor proteins,
and you can see them
being moved along these microtubules here,
so you can track and
follow the details of this motion

English: 
at a single molecule level.
One other type of in vitro motility assay
is one where the motor proteins
are all coating a glass surface,
and in this case the motor proteins can't move,
but they grab hold of the filament
and then they start
transporting this filament
along the track,
and you'll see this in this video, here.
These are microtubules
and you can see them all sliding across
the glass surface,
driven by these molecular motor proteins.
Now, using these types
of in vitro assays,
you can actually measure
a lot of details of how these motors work.
For example,
using an optical trap,
again described in the iBiology microscopy course,
you can measure the forces
produced by individual motors.
The optical trap grabs hold of a bead
and tries to keep the bead in place.
On the other hand,
the motor is trying to move along the track
and trying to move the bead
out of the optical trap,
which is resisting,

Japanese: 
追跡し、明らかにすることができます。
ある他のタイプの再構成系運動性試験では、
モータータンパク質はすべて
ガラス表面を覆っていて、
このケースでは、モータータンパク質は
動くことができませんが、
それらはフィラメントをつかみ、
その後レールに沿って
このフィラメントを輸送し始めます。
このビデオのこの部分に見えます。
これらは微小管で、
分子モータータンパク質に動かされて
ガラス表面を横切って
すべての微小管が滑っているのが見えます。
さて、これらのタイプの
再構成系試験を用いて
これらのモーターがどのように動くか
多くの詳細を実際に測定することができます。
例えば、
光トラップを使用して
これもまたiBiologyの顕微鏡コースで説明されていることですが、
個々のモーターによって生み出される
力を測定することができます。
光トラップはビーズをしっかりつかみ、
ビーズを一か所に保とうとします。
他方、
モーターはトラックに
沿って動こうとし、
抵抗する光トラップの外側へ
ビーズを動かそうとします。

Russian: 
в масштабе одной молекулы.
Другой способ изучения молекулярных моторов
заключается в том,
что поверхность стекла покрывается моторами,
которые в данном случае не могут двигаться,
но когда они связываются с филаментами,
они начинают
передвигать
этот филамент,
вы видите это на видео.
Вот микротрубочки,
двигающиеся
по стеклянной поверхности,
под действием молекулярных моторных белков.
На основе данных,
полученных в исследованиях in vitro,
можно узнать
довольно много деталей о движении этих белков.
Например,
используя оптическую ловушку,
о которой рассказано в iBiology курсе микроскопии,
можно измерить силу,
которую развивает отдельно взятый белок.
Оптическая ловушка захватывает
и удерживает бусину.
В это время,
мотор, двигаясь по микротрубочке,
пытается вытащить бусину
из ловушки,
которая сопротивляется,

English: 
and you can eventually measure the force
eventually when the motor stalls,
when it can't move the bead any farther,
and that's what's called the stall force,
and that's the maximal force
that the motor produces.
And it's really incredible
that one can measure these forces.
They're 1-7 picoNewtons,
which are very very small forces,
but they can be measured
quite accurately with an optical trap.
This is a lot of pioneering work
done in Steve Block
and Jim Spudich.
In addition, one can measure the steps
that are produced by motors.
So, you can track these single fluorophores
that I just showed you
with very high resolution,
and you can see where...
how that fluorescent dye is moving over time,
and you can see that that fluorescent dye
takes abrupt steps,
and these abrupt steps are when the motor
is actually moving from one subunit on the track
to the next subunit.
So, the next thing that we want to know

Russian: 
и можно измерить силу,
когда мотор застревает,
когда он не может больше двигаться вперёд,
эта сила называется удерживающей силой,
то есть это максимальная сила,
которую прикладывает мотор.
Поразительно то,
что с помощью такого инструмента можно измерять такие силы.
Такие силы равны 1-7 пико-ньютонам,
это очень-очень маленькие силы,
но их можно измерить
достаточно точно с помощью оптической ловушки.
В эти изменения значительный вклад
внесли Стив Блок (Steve Block)
и Джим Спудич (Jim Spudich).
Можно даже измерить длину шагов,
которые делают белковые моторы.
Вы можете следить за отдельными флуорофорами,
которые я вам только что показал,
с очень высоким разрешением,
здесь заметно...
что флуоресцентный краситель движется со временем,
и вы видите, что
моторы совершают серию перемещений,
точка перемещается, когда белок
«шагает» от одной субъединицы филамента
к другой.
Следующее, что мы хотим знать для того,

Japanese: 
最終的にモーターが止まるとき、
ビーズはそれ以上動けなくなりますが、
このときに力の計測が可能となります。
それは"ストール力"と呼ばれていますが、
モーターが生産する
最大限の力のことです。
そして、本当に信じられないことですが
これらの力を測定することができるのです。
それは1-7ピコニュートンで、
非常に非常に小さい力ですが、
光トラップを使って
かなり正確に測定することが可能です。
これは、Steve Blockと、
Jim Spudichによって行われた
数多くの先駆的な研究です。
さらに、モーターによって生み出される
一歩一歩の歩みも測定できます。
そして、非常に高い解像度で皆さんに
お見せしたこれらの発蛍光団の一分子を
追跡することができます。
そして、蛍光色素がどこへ、
どうやって時間とともに動いていくのか見えます。
また、蛍光色素が明白な一歩一歩の歩みを
踏むのも見えます。
これらの明白な一歩一歩の歩みは、
モーターが実際にトラック上の一つのサブユニットから
次のサブユニットへ動いているときに起こります。
さて、どうやってモーターが動くのか

Russian: 
чтобы лучше понять как работают моторы,
это как они выглядят.
Какова трёхмерная структура?
Помочь в этом нам могут методы с более высоким разрешением,
например, рентгено-структурный анализ
и электронная микроскопия,
мы хотим не просто один снимок.
Мы хотим много снимков мотора
на разных этапах АТФ-азного цикла.
Также как и раньше,
когда пытались разобраться в том,
как двигается лошадь,
использовали ускоренную киносъемку
и делали много снимков один за другим
на разных этапах её движения,
и именно это мы хотели бы проделать
с моторными белками.
Мы хотим разные снимки того,
как выглядит моторный белок
на разных этапах АТФ-азного цикла.
Первое,
что мы можем увидеть,
имея структуру кинезина,
функционируют ли моторные белки миозина и кинезина
похожим образом
или нет.
До того как стала известна структура кинезина,
нам казалось, что он очень сильно отличается

English: 
in order to understand how motors work
is what they look like.
What are their structures?
And for this we need higher resolution techniques
like X-ray crystallography
and electron microscopy,
and we don't just want one snapshot of the motor.
We want snapshots of the motor
as it goes through its whole ATPase cycle.
It's very much like in the old days
when they tried to understand
how a horse moves,
they made high speed cinematography
and got various snapshots
of the horse in action,
and that's what we'd like to do
with the motor protein.
We want different snapshots
of what that motor looks like
at different stages of this ATPase cycle.
Now, one thing that the structure
did tell us right away,
when we got the structure of kinesin,
is whether the motor protein myosin and kinesin
would operate by a similar type of
structural mechanism or not.
Before the structure was available for kinesin,
we actually thought that they were completely

Japanese: 
理解するために次に知りたいのは、
それらがどんな形をしているか、ということです。
それらの構造は何でしょうか。
このことを知るためには、
X線結晶構造解析や、電子顕微鏡のような
より高度な解像度の技術が必要となります。
モーターの一枚の写真だけがほしいのではないのです。
私たちがほしいのは、ATPase サイクル全体を通しての
モーターの写真です。
それは昔、馬がどのように動くのか
理解しようとしていた頃に
よく似ています。
当時の人々は、高速度映画撮影技術を用いて
動いている馬の
様々な写真を撮りましたが、
このことを、モータータンパク質で
行いたいのです。
このATPaseサイクルの様々な段階において
モーターがどのように見えるのか、
様々な写真がほしいのです。
さて、キネシンの構造がわかると
その構造がすぐに私たちに
教えてくれることの一つが、
モータータンパク質であるミオシンとキネシンが、
類似する種類の構造的メカニズムによって
作用するかどうか、ということです。
キネシンの構造が得られる以前は、
実は、それらは完全に異なる種類の

English: 
different types of motors,
and there were several obvious reasons.
One is that kinesin works on microtubules,
while myosin works on actin.
The myosin motor domain
is also over 2-fold larger
than that of kinesin,
and if you asked a computer
to line up the sequences
the computer said that
there wasn't any real clear amino acid identity
on alignment.
However, when we got the structure,
we found a big surprise,
and that is that there are parts of the kinesin
and myosin motors
that are very similar to one another structurally.
In fact, these molecular motors,
even though one works on microtubules
and the other one works on actin,
they must have evolved
from a common ancestor
at some point during evolution.
And the part of these motors
that is most common
is this central core here,
which is featured in blue.
And this does the basic chemistry,
this is the part that binds the nucleotide,
it hydrolyzes it,
and it also undergoes
very small structural changes

Japanese: 
モーターであると考えられていました。
これにはいくつかの明白な理由があります。
一つは、キネシンが微小管上で働く一方、
ミオシンはアクチン上で働くからです。
また、ミオシンモーターのドメインは
キネシンモーターのドメインより
2倍以上大きく、
コンピューターに
それぞれの配列を並べるよう頼むと、
コンピューターは
アラインメント上に本当に明白な
アミノ酸の同一性は一切なかったと答えていました。
しかし、構造がわかったときに
とても驚いたことに、
キネシンとミオシンモーターには、
お互い構造的に非常に
似ている部分があったのです。
実際、これらの分子モーターは、
一方が微小管上で働き、
もう一方はアクチン上で働くにもかかわらず、
進化の途中のあるポイントで
共通の祖先から
進化したに違いありません。
これらのモーターの
最も共通する部分は
青色で示した
この中核です。
これは基礎化学で行うことですが、
中核はヌクレオチドを結合する部分で、
それを加水分解し、
例えばADPとATP間のような
異なるヌクレオチドの状態のときに、

Russian: 
от миозина,
на это есть несколько причин.
Во-первых, кинезин работает на микротрубочках,
а миозин – на актине.
Миозиновый моторный домен
больше, чем в два раза,
крупнее кинезинового,
кроме того, выравнивание
последовательностей
на компьютере показывает,
что эти белки совершенно разные по аминокислотной
последовательности.
Тем не менее, узнав их трёхмерную структуру,
мы с удивлением обнаружили,
что есть части у кинезинового
и миозинового моторов
очень похожие структурно.
Скорее всего, эти молекулярные моторы,
хотя один из них работает на микротрубочках,
а другой на актине,
произошли
от общего предка
каким-то образом в ходе эволюции.
Часть этих белков
наиболее схожая
находится в центре,
помечено синим.
Это ферментативный центр,
отвечающий за связывание с нуклеотидом
и его гидролизацию,
с ним происходят
небольшие структурные изменения

Russian: 
на разных этапах АТФ-азного цикла,
например, когда АТФ превращается в АДФ.
Принцип работы этого домена схож
у кинезина и миозина.
У них
похожи и
спирали-реле,
помечены зелёным,
передающие сигнал
от сайта связывания нуклеотида
на моторный домен,
который я опишу позднее,
путём скольжения
от сайта связывания нуклеотида
к моторному домену.
Хотя моторные домены
миозина и кинезина
выглядят совершенно
по-разному,
и работают по-разному, что я проиллюстрирую позднее,
но эти моторные домены
расположены
одинаково
относительно ферментативного центра.
Таким образом, эти два типа моторных белков
в ходе эволюции приобрели разные моторные элементы,
присоединив их
к одинаковому ферментативному центру
и сенсорному элементу.

English: 
when it's in different nucleotide states,
for example, between ADP and ATP.
And that mechanism is also very similar
between kinesin and myosin.
These motors then also
have a similar what's called
a relay helix,
which I'm showing here in green,
and it relays information
from this nucleotide binding site
to a mechanical element
that I'll describe in a second,
and it does that by sliding back and forth
between the nucleotide side
and this mechanical element.
So, these are the mechanical elements
of myosin and kinesin
and, indeed, those look completely different
from one another
and they work differently, as I'll show you shortly,
but you can see that these mechanical elements
are positioned
in the same relative place
relative to this common enzymatic core here.
So these two different motors
evolved different kinds of mechanical elements,
but they kind of hooked them up
to the same basic enzyme
and sensing unit.

Japanese: 
非常に小さな構造変化もまた
起こしています。
キネシンとミオシンの
メカニズムも非常に似ています。
これらのモーターは、
ここに緑色で示している
リレーヘリックスと呼ばれる
よく似たものを持っています。
リレーヘリックスは、
このヌクレオチドを束ねている場所から
機械的な部分へと情報を中継します。
すぐ後で説明しますが、
ヌクレオチド側と
この機械的な部分との間で、
前後に滑ることによってこれを行います。
これらがミオシンとキネシンの
機械的な部分です。
実際に、それらはお互いに
完全に異なるように見えるし、
この後すぐに説明するように
働き方も異なりますが、
この共通する酵素の核を比較すると、
これらの機械的な部分は
相対的に同じ場所にあるのがわかります。
そして、これらの2つの異なるモーターは、
異なる種類の機械的な部分を進化させましたが、
2つの異なるモーターはそれらを、
同じ基本的な酵素と感知ユニットに
いわばまとめました。

Japanese: 
さて、
異なるヌクレオチドの状態における
これらのモーターの構造から
私たちが学んだことや、
そのことから説明できる、これらのモーターの
動き方について、少しお話したいと思います。
ご覧いただいているのは、
筋肉ミオシンからの実際の構造データに
基づいたビデオです。
そして、これがアクチンフィラメントです。
これが、、、
この大きな黄色い部分が、
先ほどお見せした機械的な部分です。
では、どうやって動くのか見てみましょう。
機械的な部分がアクチンと結合するとき、
アクチンはこのリン酸基を活性部位から
引き離します。
それは、大きなレバーアーム状のユニットが
大きく回転する要因となり、
それによって、アクチンフィラメントが
約10ナノメートル移動します。
その次にATPが来て
ミオシンを解離させます。
それから、加水分解によってそのレバーアームが
もう一回上向きに曲げられます。
そして、ここでもう一回
リン酸の解離、
あの動きを作る大きな揺れ、
解離、そして、上向きの曲げ、

Russian: 
Итак,
позвольте немного рассказать о том,
что же мы узнали о структуре этих белков
на разных этапах АТФ-азного цикла
и как это может объяснить
особенности движения моторов?
Этот мультфильм
нарисован исходя
из наших знаний о структуре мышечного миозина.
Вот это – актин.
Это…
большой желтый фрагмент — механический элемент,
о котором я только что говорил,
давайте посмотрим, как он работает.
Когда он связывается с актином,
инициируется высвобождение фосфата
из активного центра,
затем происходит ротация
этого большого рычага, напоминающего руку,
это приводит к перемещению примерно на 10 нанометров
актинового филамента.
Затем приходит АТФ
и диссоциирует комплекс миозина и актина,
происходит гидролиз и подготовка белка
к новому шагу.
Ещё раз.
Высвобождение фосфата,
поворот, благодаря которому мотор движется,
отсоединение, присоединение.

English: 
So now,
let me tell you a little bit about
what we've learned from the structure of these motors
in different nucleotide states
and how that explains
the motion of these motors.
So, what you're seeing here is an animation,
but it's based upon
real structural data from muscle myosin.
And this is the actin filament here.
This is the...
this large yellow element is the mechanical element
that I just showed you,
and now let's see how it works.
So, when it binds to actin,
actin causes this phosphate group
to come off the active site
and that causes a large rotation
of that big lever arm-like unit,
causing about a 10 nanometer displacement
of the actin filament.
ATP then comes in,
that dissociates the myosin,
and then the hydrolysis recocks that lever arm
for another round.
So here it is again.
Phosphate release,
that big swing causing the motion,
the release, and the recocking.

Japanese: 
これらはミオシンによる
何百万という
小さい置換です。
その集合的な結果として
筋肉の収縮と、
サルコメアの短縮がもたらされます。
さて、ミオシンはたくさんの数で
働かされますが、
キネシンには別の問題があります。
キネシンは潜在的に、
皆さんにお見せしたこれらの非常に小さな
細胞小器官を輸送する必要があり、
その輸送の一部は単一のモータータンパク質によって
発生することが、いろいろなことから示されています。
そのため、キネシンは
レールから離れることができません。
キネシンは、動くときに
レールにつかまっていなければならないのです。
このようなものは、逐次的な運動性と呼ばれます。
これがどのように働くのか、お見せしましょう。
この赤い部分が
キネシンの機械的な部分で、
ネックリンカーと呼ばれています。
運動サイクルの間にどうやって
この構造が変化するかお見せしましょう。
まず最初に、キネシンが微小管上に来ます。
微小管の結合が、結合したADPを追い払い

Russian: 
И миллионы
таких небольших шажков
миозина
заставляют
сокращаться ваши мышцы
и укорачиваться саркомеру.
Миозин работает
только в больших группах,
а у кинезина другая задача.
он переносит
органеллы,
есть основания предполагать,
что этот
мотор работает в одиночку.
Поэтому кинезин…
не может после каждого шага терять связь с микротрубочкой.
Он должен сохранять связь
во время движения,
это называется процессивным движением.
Вот как это работает.
Красным
обозначен механический элемент кинезина,
называемый линкером (neck linker),
сейчас я вам покажу, как меняется его структура
во время движения.
Кинезин связывается с микротрубочкой,
благодаря этому высвобождается АДФ,

English: 
And it's millions and millions
of these small displacements
by myosin
that collectively result
in the contraction of your muscle
and the shortening of that sarcomere.
Now, myosin is made to work
in large numbers,
but kinesin has a different problem.
It has to transport, potentially,
these very small organelles that I showed you,
and there's some indication
that some of that transport
is generated by single motor proteins.
So kinesin has to have...
can't release from the track.
It has to keep holding on to the track
as it moves,
something that's called processive motility.
So let me show you how this works.
So, in red here,
that is the mechanical element of kinesin,
which is called the neck linker,
and I'll show you how that changes its structure
during the motility cycle.
First, the kinesin comes on to the microtubule
and the microtubule binding kicks off a bound ADP,

Japanese: 
ATPは再結合することができます。
そしてこのATPの結合によって
機械的な部分が青色のコアに
端からくっついていきます。
見ればわかるように、
それはもう一つの頭の位置に入れかわります。
今、端からくっついています。
後方から前方への
もう一つの頭の動きがあります。
そして、ネックリンカーが端からくっつくことは、
２つのモータードメインが
このハンドオーバーハンドのメカニズムで
動くのを手助けします。
今、端からくっついています。
もう一つの頭が
後方から前方へ動いています。
このモータータンパク質は、
どちらかと言えば、
協調して歩くことを学びました。
それは、2つのモータードメインが
微小管に沿ってカエルが飛び跳ねるように
動く方法です。
今や、進化は、様々な目的のために
スーパーファミリーの中でさえ、
様々な種類の機械的な部分を
発達させることも学びました。
これは、２つの異なる種類のキネシンモーターです。
これが、今しがたビデオの中でお見せしたものですが、

English: 
ATP can rebind,
and that ATP binding
causes this mechanical element
to zipper up along the blue core.
And that, as you'll see,
displaces the partner head.
So, here is the zippering,
there is the movement of the partner head
from a rear site to a forward site,
and that zippering of the neck linker
helps to move
the two motor domains
in this hand-over-hand mechanism.
So, here is the zippering
and there's the partner head moving
from the rear site to a forward site.
So, this motor protein
has learned to
kind of walk in a coordinated manner,
where the two motor domains
are moving in a leap frog manner
along the microtubule.
Now, evolution also has learned
to develop different kinds of mechanical elements,
even within a superfamily,
for different purposes.
So, here are two different classes of kinesin motors.
This is the one I just showed you in the animation,

Russian: 
на её место приходит новая молекула АТФ,
это
заставляет механический элемент
распластаться по микротрубочке.
Благодаря этому,
перемещается вторая часть механического элемента.
Ещё раз: механический элемент распластывается,
другая его часть передвигается
вперёд,
и такое распластывание линкера
помогает движению
двух моторных доменов
с помощью механизма перехвата.
Ещё раз: механический элемент распластывается,
другая его часть передвигается
вперёд.
Этот моторный белок
научился
двигаться координированно,
хотя две его части
в процессе шага попеременно теряют связь
с микротрубочкой.
Благодаря эволюции,
возникли разные виды механических элементов
даже внутри одного надсемейства
для разных целей.
Существует два разных класса кинезиновых моторов.
Об одном из них я только что рассказывал,

English: 
but here is another type of
member of the kinesin superfamily,
called kinesin 14,
and it's learned to walk
in the opposite direction of kinesin,
toward the minus end of the microtubule.
And it's evolved
a completely different mechanical element,
in fact
it's a rigid coiled-coil structure
and we've learned how this mechanical element works.
When it's in its nucleotide free state,
this lever arm,
which works much more like myosin,
is pointing to the plus end,
but when ATP binds
that lever arm swings
and it swings its cargo
and produces motion
towards the minus end of the microtubule.
So, evolution has learned
to take this basic element
of this enzymatic core
and couple it to onto different mechanical elements
to create different types of motility.
In fact, we now know so much
about the mechanism of how these motors work

Japanese: 
こちらはキネシン14と呼ばれる
キネシンのスーパーファミリーの中で
別の種類のメンバーです。
キネシン14は、微小管のマイナス端へ向かって、
キネシンとは反対方向に
歩くことを学び、
完全に異なる機械的な部分を
進化させました。
実際に、
それは硬いコイルドコイル構造で、この機械的な部分が
どのように働くのか、私たちは研究してきました。
ヌクレオチドがない状態では、
よりミオシンのように働く
このレバーアームは
プラス端を向いています。
しかし、ATPが結合すると、
レバーアームは揺れて、
貨物も揺らし、
微小管のマイナス端に向かう
運動が生じます。
進化は、様々な種類の運動性を構築するために、
この酵素の核にある
基本的な部分を取り出して、
その部分を異なる機械的な部分に
組み合わせることを習得しました。
現実に今は、これらのモーターがどのように働くかという
メカニズムを私たちはよく知っているので、

Russian: 
другой член
кинезинового семейства,
кинезин-14,
двигается
в противоположную сторону,
к минус концу микротрубочки.
У него
совершенно другой механический элемент --
фактически
жесткая двуспиральная структура,
мы знаем, как он работает.
Когда механический элемент не связан с нуклеотидом,
его рычаг
больше похожий на миозин,
направлен к плюс-концу микротрубочки,
в присутствии АТФ
рычаг поворачивается,
двигая груз к минус-концу,
таким образом, двигаясь
к минус-концу микротрубочки.
Итак, природа в процессе эволюции «научилась»
использовать
ферментативный центр
и присоединять к нему разные механические элементы
для создания различных видов движения.
Мы настолько хорошо понимаем
механизмы молекулярного движения,

Japanese: 
様々な機能を持つ新しい種類のモータータンパク質を
設計し始めることができるのです。
このことの一例をご紹介しましょう。
これは、Zev Bryant研究室で行われた研究です。
かなり驚くべき結果なのですが、
先ほどお見せしたのと同じ
キネシン14モーターに、
ブルーライトに反応して
構造を変化させるドメインを
加えました。
この研究の詳細をすべてお伝えすることはできませんが、
この論文の中に書かれています。
彼らは、ライトのスイッチを入れると
ATP結合時に生じる
構造的変化が
機械的な部分の方向を
切り替えるように、このモーターを
設計することができました。
それによって、本来のモーターの
反対側への動きが生みだされます。
これらは、ガラス上を動く微小管です。
標識されているので、方向がわかります。
普通の光の下では、一方向に動いているのが見えるでしょう。
しかし、ブルーライトを照らすと

English: 
that we can start to engineer
new kind of motor proteins with different functions,
and I'll just give you one example of this.
This is work from Zev Bryant's lab
and it's a pretty amazing result,
where they took that same kinesin 14 motor
that I just showed you
and they added on to that
a domain
that changes its structure
in response to blue light.
And I can't give you all the details of it,
it's found in this paper here,
but they could design this motor
such that when the light is switched on
the conformational change
that's produced upon ATP binding
switches the direction
of that mechanical element
so that it creates movement
in the opposite direction of the natural motor.
And these are microtubules moving on glass,
they're marked so you can see the direction,
and you'll see that they move in one direction in regular light,
but when you shine blue light on it

Russian: 
что можно уже создавать
моторные белки с нужными нам свойствами,
я приведу вам один пример.
Эта работа сделана в лаборатории Зева Браянта (Zev Bryant),
и они получили удивительные результаты,
они взяли кинезин-14,
который я только что показал вам,
и добавили к нему
домен,
который меняет свою структуру
при активации синим цветом.
Я сейчас не могу рассказать все детали,
изложенные вот в этой статье,
но факт в том, что им удалось создать белок,
такой, что когда его облучают светом,
конформационное изменение
под действием связывания с АТФ
меняет направление
механического элемента
таким образом, что он движется
в противоположную сторону.
Здесь показаны микротрубочки, двигающиеся по стеклу,
они помечены так,
что вы можете видеть направление движения при обычном свете,
Но когда включается синий свет,

English: 
the motor completely reverses its direction of travel.
So this just shows and illustrates that,
you know,
we can actually begin to engineer these motor proteins
ourselves now.
So finally, I'd like to end with a discussion
of a little bit of how these motor proteins
are relevant for medicine.
Now, we now know that
many different diseases
are caused by mutations
in molecular motors
or in proteins associated with these motors.
So, for example, one disease,
which is called familial hypertrophic cardiomyopathy,
is caused by mutations
in cardiac myosin,
and this is a disease
that is often associated with sudden death in athletes,
and this is because they have
this enlarged heart
due to this mutation in this myosin.
Mutations of myosin
also are associated with deafness.
Mutations in dynein
give rise to diseases called

Russian: 
они начинают двигаться в противоположную сторону.
Это означает,
что теперь
мы можем создавать моторные белки
с нужными нам свойствами.
Закончить сегодняшнюю лекцию я хотел бы обсуждением
важности моторных белков
в медицине.
Известно, что
многие заболевания
вызваны мутациями
в молекулярных моторах
или в ассоциированных с ними белках.
Например,
семейная гипертрофическая кардиомиопатия
вызвана мутациями
в сердечном миозине,
это заболевание
часто вызывает внезапную смерть у атлетов,
потому что сопровождается
увеличением размера сердца
из-за мутации в миозине.
Мутации миозина
также могут вызывать глухоту.
Мутации в динеине
вызывают

Japanese: 
モーターは完全に進む方向を反転させます。
ここではそれを見せて、
説明しています。
今は、実際に自分たちでこれらのモータータンパク質を
設計し始めることができます。
最後に、これらのモータータンパク質が
医学にどのように関わっているのか
少し議論して終わりにしましょう。
現代では、多くの様々な病気が
分子モーターの変異や、
これらのモーターに関連した
タンパク質の変異によって
引き起こされることが知られています。
例えば、
家族性肥大型心筋症と呼ばれる病気は、
心臓のミオシンの
変異によって起こります。
この病気はしばしば
スポーツ選手の突然死と関連があります。
彼らの心臓が
ミオシンの変異のせいで
肥大化することがその理由です。
ミオシンの変異は、
聴覚障害とも関連があります。
ダイニンの変異は
線毛機能不全症と呼ばれる

English: 
ciliary dyskinesias,
which have problems with ciliary function
such as respiratory dysfunction,
sterility,
and other problems as well.
And mutations in kinesin motors
are associated with neurodegenerative diseases.
Now, the exciting thing is that
we can also modulate motor protein function
to potentially ameliorate certain diseases,
and I'll give you one example of this
in the case of a disease called heart failure,
where the heart fails to contract vigorously enough
to properly pump out [blood],
and I showed you that's due to the function of myosin...
cardiac myosin molecules.
An exciting project
that was taken on by a company
that I cofounded
called Cytokinetics
and led actually by my first graduate student,
Fady Malik,
was to develop a small molecule

Russian: 
дискинезию,
нарушения движения ресничек,
приводящие к дыхательной дисфункции,
стерильности
и другим проблемам.
Мутации в кинезиновых моторах
ассоциированы с некоторыми нейродегенеративными заболеваниями.
Интересно, что
воздействуя на молекулярные моторы,
возможно улучшить протекание некоторых болезней,
например,
при сердечной недостаточности
сердце сокращается слишком слабо,
чтобы успешно качать кровь
из-за того, что миозин…
сердечный миозин недостаточно хорошо работает.
Захватывающий эксперимент
был проведен компанией,
одним из основателей которой являюсь я,
Цитокинетикс,
под руководством моего первого аспиранта
Фэди Малика (Fady Malik),
его целью было создать небольшую молекулу,

Japanese: 
病気を引き起こします。
これは、呼吸機能障害や
不妊症やその他の病気のような、
線毛機能に問題を
生じる病気です。
そして、キネシンモーターの変異は、
神経変異疾患と関連しています。
さて、とてもおもしろいことですが、
潜在的に特定の病気を改善するために
モータータンパク質の機能を調整することも可能です。
このことに関する例を一つ紹介しましょう。
心不全と呼ばれる病気の場合、
心臓は適切に血液を送り出すのに
十分なほどには力強く収縮できなくなりますが、
これは、ミオシン、つまり心臓のミオシン分子の
機能のせいであることをお話ししました。
私が共同設立し、
私が指導した最初の大学院生、Fady Malikが
実際に率いている
Cytokineticsという名前の
企業で行われた
とても面白いプロジェクトでは、
心臓ミオシンを活性化する

Russian: 
которая активировала бы сердечный миозин
и заставляла его лучше сокращаться,
чтобы улучшить сократимость
моторных белков
в сердце с нарушениями,
и заставить сердце
качать кровь более эффективно.
Молекула, получившаяся
благодаря усердной работе,
показана здесь,
Омекамтив меркарбил,
механизм действия которой нам полностью
известен.
Это вещество стимулирует тот шаг,
где высвобождается фосфат
миозином,
сообщая белку импульс для продвижения по актину,
это лекарство облегчает переход
миозина
в то состояние,
которое обеспечивает сокращение, таким образом облегчая сокращение всего сердца.
На этой
эхокардиограмме показаны
левое предсердие,
левый желудочек и митральный клапан
пациента с сердечной недостаточностью,
клапан
лишь немного колеблется

Japanese: 
小分子を開発し、
この衰えた心臓のモーターの
収縮性を改善し、
心臓が血液を
より効果的に送り出せるように
実際に機能を
回復させました。
たくさんの研究から生まれた薬、
Omecamtiv mercarbilが
ここに紹介されています。
この薬の生化学メカニズムは
正確に解明されています。
ミオシンによって
リン酸が放出され、
力発生の段階が起こりますが、
この薬はその段階を刺激します。
そして、この薬は力発生の段階へ
ミオシンが入るのを容易にし、
これによって心臓の
収縮性が増加します。
それは、ここで紹介されています。
これは心エコー図です。
左心房、左心室
そして左房室弁を見ています。
これは、心不全の患者のものです。
この弁が少し
ぴくぴくしているのが見えます。

English: 
that would activate cardiac myosin
and actually make it perform better
to try to improve the contractility
of the motors
in this failing heart
and make the heart
able to pump out blood more effectively.
And the drug that came out of
a lot of work
is shown here,
Omecamtiv mercarbil,
and we know exactly the biochemical mechanism
of this drug.
It stimulates this one step
where phosphate is being released
by myosin
and the force producing step occurs,
and this drug stimulates this step
so it facilitates entry of myosin
into the force-generating state,
and this is what increases the contractility of the heart.
So that's what's shown here...
this is an echocardiogram.
You're looking at the left atrium,
the left ventricle, and the mitral valve,
and this is in a patient with heart failure,
so you can see that this valve
is kind of fluttering a bit

English: 
and that's due to the poor contractility
of the heart
in this patient with heart failure.
But now, after this patient is given this drug,
you can see what happens in this video.
Now you can see that this valve
is popping up
much more briskly
and that's due to the increased contractility of the heart,
and this drug is now
in phase 2 clinical trials,
and we'll see if this actually helps these patients
with less mortality,
less hospitalization, and so forth.
So it's an exciting time
and we'll see what happens
with this drug here.
So, in this introduction
I've shown you many things that we know
about molecular motor proteins,
but I want to assure you that
there are many open questions and problems to solve.
So, first of all,
I described to you that there
are tens of motor proteins inside of cells,
and all these motor proteins

Russian: 
из-за плохой сократимости
сердца
пациента с сердечной недостаточностью.
После того как пациенту дали лекарство,
на видео показано, что происходит.
Клапан
колеблется
заметнее,
благодаря тому, что сердце лучше сокращается,
сейчас лекарство
на второй стадии клинических испытаний,
и скоро мы узнаем, действительно ли это помогает пациентам,
приводит ли к снижению смертности
и количества госпитализаций.
Это удивительное время,
мы увидим,
что будет с лекарством.
Итак, в этом вступлении
я рассказал то, что мы знаем
о молекулярных моторах,
но уверяю вас,
о молекулярных моторах ещё многое неизвестно.
Во-первых,
я говорил, что
в клетке есть десятки моторных белков,
и все эти моторных белки

Japanese: 
これは、この心不全の患者の
心臓の収縮性が
衰えているせいです。
さて、患者にこの薬が投与された後
何が起きるかこのビデオで見てみましょう。
この弁が
ずっと活発に飛び出して
いるのが見えます。
それは、心臓の収縮性が増加した結果です。
この薬は今や
臨床試験の第二段階にあり、
これらの患者の
死亡率や入院件数などを減らすことに
実際に役立つかどうか結果を待ちましょう。
それはわくわくする時間で、
この薬のおかげで
何が起こるのかわかるでしょう。
さて、この紹介で、
分子モータータンパク質について
解明されている多くのことを紹介しました。
しかし、多くの未解決問題と解決すべき問題が
あると確信していただきたいです。
まず第一に
細胞の中には数十の
モータータンパク質があり、
これらのモータータンパク質はすべて

Japanese: 
数百もの異なる種類の貨物と
つながっていると説明しましたが、
まだわからないこともあります。
いくつかのケースでどうやってこのことが
起こるのかはわかっていますが、
輸送機能を実行するために、何がこれらのモーターすべてを
正しい貨物へと関連づけるか
一般原則は全くわかりません。
また、方向性や速度のような
生物理学的な特性の異なるタイプを
作成するために、
モータータンパク質がどのように
調整されるかも紹介しました。
しかし、生体内の性能や
細胞の活性において
非常に確実なタイプを作成するために、
それらの生物理学的な特性が
進化によってどのように調整されて
きたのかは、今だにまったく理解できていません。
そして最後に、特定の病気を
治療するために、モーターを調整する
薬をどうやって使うのか
一つの例を挙げましたが、
他の種類のヒトの病気をも治療するための
モーター機能を調節できる
他の方法がおそらく存在します。
それは、未来への挑戦となるでしょう。
今回のセミナーをご清聴いただいたことに

English: 
get hooked up to hundreds
of different kinds of cargos,
and we still don't know...
we know in a few cases how this occurs,
but we don't really know the general rules
of what links all these motors
onto the correct cargos
to execute transport functions.
I also showed you how motor proteins
can be tuned
to create different types of biophysical properties,
like directionality,
like velocity,
but we still don't really understand
how those biophysical properties
have been tuned by evolution
to create very certain types
of in vivo performance
and cellular outcomes.
And lastly, I gave you one example
of how we can use a drug
to modulate a motor
to treat a particular disease,
but there are probably other ways
that we can modulate motor function
to treat other kinds of human diseases as well,
and that will be a challenge for the future.
So, with this,

Russian: 
связываются с сотнями
видов грузов,
и мы все еще не знаем…
лишь в некоторых случаях мы понимаем, каким образом это происходит,
нам неизвестны общие правила
связывания моторов
с определенными грузами
для транспортировки.
Также я показывал, что
можно специально менять
некоторые биофизические характеристики моторных белков,
например направление
и скорость,
но мы до сих пор не знаем,
как эти характеристики
менялись в ходе эволюции,
для того чтобы создать конкретные типы
работы
и движений.
Наконец, я привел пример,
как с помощью молекулы
можно менять характеристики моторного белка,
для лечения определенного заболевания,
но, возможно, есть и другие способы
делать это,
чтобы лечить разные виды заболеваний,
и это вызов на будущее.
Итак,

Russian: 
благодарю Вас
в следующей лекции я
я расскажу
о наших недавних исследованиях динеина.
Спасибо.

Japanese: 
感謝いたします。
このシリーズの次の講義では、
ダイニンモーターに関する
最近の研究について、もっと説明するつもりです。
ありがとう。
		
		Translation provided by Yasuko Nagakura, Tasuku Hamaguchi,
		Kosuke Kajimura, Aya Kodama, Daiki Matsuike, U Matsumoto, 
		Masaki Mizutani, Yuhei O Tahara, Natsuho Terahara, Takuma Toyonaga,
		and Makoto Miyata in Osaka City University

English: 
I'd like to thank you,
and in the next lecture in the series
I'll tell you more
about our recent research on the dynein motor.
Thank you.
