Suomen Akatemia

Solujen mekaniikka luultua monimutkaisempaa

Jaa
Solujen mekaniikka on paljon luultua monimutkaisempaa ja vaikuttaa solun rakenteisiin monilla eri tasoilla. Tämän osoittaa tutkimus, jota on tehnyt Suomen Akatemian tutkijatohtori Teemu Ihalainen yhdessä kansainvälisen tutkijaryhmän kanssa. Tulokset on julkaistu Nature Materialsin verkkojulkaisussa.
Konfokaalimikroskooppi kuvia sidekudoksen fibroblasti soluista. Solut  on kontrolloidusti kasvatettu tiettyyn muotoon käyttäen 30-45µm  kokoisia neliömäisiä tai pyöreitä saarekkeita joihin solut voivat tarttua. Solun aktiinitukiranka näkyy vihreänä ja tuma punaisena.
Konfokaalimikroskooppi kuvia sidekudoksen fibroblasti soluista. Solut on kontrolloidusti kasvatettu tiettyyn muotoon käyttäen 30-45µm kokoisia neliömäisiä tai pyöreitä saarekkeita joihin solut voivat tarttua. Solun aktiinitukiranka näkyy vihreänä ja tuma punaisena.

Tutkimuksessa havaittiin ensimmäistä kertaa, että tumaan välittyvä solun tukirangan jännitys muuttaa tuman sisäpinnan rakenteita. Nämä samat rakenteet sitovat geneettistä materiaalia, kromatiinia ja siten mekaanisella signaalilla on suoraan mahdollisuus vaikuttaa kromatiinin rakenteeseen ja geenien luentaan. ”Vertauskuvallisesti voidaan ajatella, että jos solu on teltta ja telttaa pystyssä pitävät narut ovat solun tukirankaa, niin projektissa tekemäämme havaintoa mukaillen naruista nykiminen muuttaisi teltan keskelle asetetun repun tavaroiden järjestystä. Havaitsimme myös, että tuman sisäpinta on jakautunut kahteen osaan, ala- ja yläpintaan, jotka ovat rakenteellisesti erilaisia”, selventää Ihalainen.

Projekti oli alusta saakka hyvin poikkitieteellinen ja siinä yhdistyi solu- ja molekyylibiologia sekä biomateriaalien tutkimus. Erilaisten biomateriaalien avulla manipuloitiin solujen mekaniikkaa, niiden jännitystä tai geometriaa. Kokeissa käytettiin hyväksi erilaisia pehmeitä solujen kasvatusalustoja (hydrogeelejä) tai esimerkiksi erilaisia ”mikrosaarekkeita”, joiden avulla soluja voitiin ohjata kasvamaan eri muotoihin. Soluja manipuloitiin mekaanisesti myös pehmeillä geelityynyillä. Kaikki menetelmät yhdistettiin korkean erotuskyvyn konfokaalimikroskopiaan, jonka avulla saatiin tarkkaa tietoa solujen rakenteista ja tuman toiminnasta.

Tähän asti on ajateltu, että solut aistivat niihin kohdistuvia voimia pääasiassa solukalvon läheisyydessä, pisteissä joissa solu kiinnittyy ympäristöönsä. ”Projektissa halusimme tutkia, miten syvällä solun sisällä voiman aistimus voi tapahtua. Tästä syystä keskityimme solun tuman toimintaan ja sen muutoksiin erilaisissa olosuhteissa. Solun tuma pitää sisällään solun geneettisen materiaalin ja lähivuosina on selvinnyt, että tuma on kiinnittynyt solun tukirankaan. Tämä kiinnittyminen mahdollistaa suoran mekaanisen jännityksen välittymisen solun pinnasta aina tumaan saakka. Jos mekaaninen voima pystyisi muuttamaan tuman rakenteita, se voisi vaikuttaa myös geenien luentaan ja sitä kautta solun toimintaan.”

Solut pystyvät kehittämään monimutkaisen solutukirankansa avulla mekaanisia voimia. Tämä soluissa syntynyt mekaaninen jännitys voi välittyä suoraan soluista soluihin tai epäsuorasti solujen välillä soluväliaineen kautta. Näiden lisäksi soluihin kohdistuu muita voimia kuten leikkausvoimia ja osmoottisista ilmiöistä muodostuvaa painetta. Nykyisin tiedetään, että solut pystyvät aistimaan niihin kohdistuvia mekaanisia voimia sekä ympäristönsä fysikaalisia ominaisuuksia kuten jäykkyyttä ja elastisuutta. Nämä ”mekaaniset signaalit” vaikuttavat solujen toimintaan, kuten kantasolujen erilaistumiseen, alkion kehitykseen ja syövän syntyyn. ”Tällä hetkellä emme kuitenkaan ymmärrä tämän niin kutsutun mekanotransduktion yksityiskohtia, esimerkiksi sitä, millä mekanismilla mekaaninen voima voi vaikuttaa vaikkapa geenien luentaan. Prosessin yksityiskohtainen ymmärtäminen on laaja-alaisesti tärkeää ja helpottaisi huomattavasti esimerkiksi biomateriaalien kehittämistä sekä niiden soveltamista mm. kantasoluteknologiassa”, selittää Ihalainen. Nyt julkaistu tutkimus on lisää tämän ymmärrystä.

Lisätietoja antaa tutkijatohtori Teemu Ihalainen, teemu.ihalainen@uta.fi, p. 050 3187 202, Tampereen yliopiston BioMediTech (http://www.uta.fi/bmt/indexfi.html)

DOI 10.1038/nmat4389 (http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4389.html)

Suomen Akatemian viestintä
tiedottaja Leena Vähäkylä
p. 029 5335 139
leena.vahakyla@aka.fi

Kuvateksti:

Konfokaalimikroskooppi kuvia sidekudoksen fibroblasti soluista. Solut  on kontrolloidusti kasvatettu tiettyyn muotoon käyttäen 30-45µm  kokoisia neliömäisiä tai pyöreitä saarekkeita joihin solut voivat tarttua. Solun aktiinitukiranka näkyy vihreänä ja tuma punaisena.

Avainsanat

Kuvat

Konfokaalimikroskooppi kuvia sidekudoksen fibroblasti soluista. Solut  on kontrolloidusti kasvatettu tiettyyn muotoon käyttäen 30-45µm  kokoisia neliömäisiä tai pyöreitä saarekkeita joihin solut voivat tarttua. Solun aktiinitukiranka näkyy vihreänä ja tuma punaisena.
Konfokaalimikroskooppi kuvia sidekudoksen fibroblasti soluista. Solut on kontrolloidusti kasvatettu tiettyyn muotoon käyttäen 30-45µm kokoisia neliömäisiä tai pyöreitä saarekkeita joihin solut voivat tarttua. Solun aktiinitukiranka näkyy vihreänä ja tuma punaisena.
Lataa

Tietoja julkaisijasta

Suomen Akatemia
Suomen Akatemia
Hakaniemenranta 6, PL 131
00531 HELSINKI

029 533 5000http://www.aka.fi/fi

Suomen Akatemia rahoittaa korkealaatuista tieteellistä tutkimusta, toimii tieteen ja tiedepolitiikan asiantuntijana sekä vahvistaa tieteen ja tutkimustyön asemaa yhteiskunnassa. Pyrimme toiminnassamme siihen, että suomalainen tutkimus uusiutuu, monipuolistuu ja kansainvälistyy. Luomme edellytyksiä tutkijankoulutukselle ja tutkijanuralle, kansainvälistymiselle ja tutkimustulosten hyödyntämiselle. Katamme kaikki tieteen ja tutkimuksen alat. Vuonna 2024 rahoitamme tutkimusta lähes 488 miljoonalla eurolla. Akatemia toimii opetus- ja kulttuuriministeriön hallinnonalalla.

 

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Suomen Akatemia

Forskningsinfrastrukturer får finansiering från Finlands Akademi1.2.2024 10:05:10 EET | Tiedote

Kommittén för forskningens infrastrukturer vid Finlands Akademi har beviljat elva projekt drygt 22 miljoner euro i finansiering för att bygga och utveckla nationella och internationella forskningsinfrastrukturer. Det här är de andra och sista delbesluten om FIRI 2023-utlysningen. Totalt beviljade Akademin över 52 miljoner euro inom utlysningen. FIRI-finansieringen stöder uppbyggnad och utveckling av högklassiga forskningsinfrastrukturer, som lägger grunden för genomslagskraftig forskning, utveckling och innovation.

Suomen Akatemialta huomattava rahoitus tutkimusinfrastruktuureille1.2.2024 10:05:10 EET | Tiedote

Suomen Akatemian tutkimusinfrastruktuurikomitea on myöntänyt rahoituksen 11 hankkeelle kansallisten ja kansainvälisten tutkimusinfrastruktuurien rakentamiseen ja kehittämiseen. Yhteensä rahoitusta myönnettiin yli 22 miljoonaa euroa. Kyseessä ovat loput FIRI 2023 -tutkimusinfrastruktuurihaun päätöksistä. Kokonaisuudessaan FIRI2023 -haussa tutkimusinfrastruktuurihankkeille myönnettiin yli 52 miljoonaa euroa. FIRI-rahoituksella tuetaan korkeatasoisten tutkimusinfrastruktuurien rakentamista ja kehittämistä vaikuttavan TKI-toiminnan perustana.

Research infrastructures receive major funding from Research Council of Finland1.2.2024 10:05:10 EET | Press release

The Finnish Research Infrastructure Committee at the Research Council of Finland has awarded eleven projects more than 22 million euros in funding to build and upgrade national and international research infrastructures. This was the second and last set of decisions on the FIRI 2023 call. The funding granted under the call totals more than 52 million euros. FIRI funding supports the establishment and upgrading of high-quality research infrastructures, which lay a solid foundation for high-impact research, development and innovation.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme
HiddenA line styled icon from Orion Icon Library.Eye