Helsingin yliopistoHelsingin yliopisto

Miten solut kierrättävät niiden liikkumista ohjaavan koneiston?

Jaa

Tutkimusryhmät Helsingin yliopistossa ja Jacques Monod instituutissa, Pariisissa, ovat löytäneet uuden molekyylitason mekanismin, joka edistää solujen liikkumista. Löytö valaisee mekanismeja, jotka ohjaavat syöpäsolujen hallitsematonta liikkumista, ja päivittää "oppikirjakuvan" solujen liikkumiskoneistosta.

Twinfiliini-poistogeenisen solun etureuna kuvattuna eri aikapisteissä. Solun aktiini-tukiranka on visualisoitu ilmentämällä mCherry-LifeAct -proteiinia (violetti). Lisäksi solussa ilmenettiin fotoaktivoituvaa aktiinia (sininen), jonka himmeneminen paljastaa aktiini-säikeiden purkautumisnopeuden.Kuva: Lappalaisen tutkimusryhmä, Biotekniikan instituutti
Twinfiliini-poistogeenisen solun etureuna kuvattuna eri aikapisteissä. Solun aktiini-tukiranka on visualisoitu ilmentämällä mCherry-LifeAct -proteiinia (violetti). Lisäksi solussa ilmenettiin fotoaktivoituvaa aktiinia (sininen), jonka himmeneminen paljastaa aktiini-säikeiden purkautumisnopeuden.Kuva: Lappalaisen tutkimusryhmä, Biotekniikan instituutti

Solujen kyky liikkua kehossamme on välttämätöntä haavojen paranemisessa, sekä immuunisolujen partioimisessa kudoksissamme kun ne metsästävät bakteeri- ja viruspatogeenejä. Toisaalta, solujen hallitsematon liikkuminen aiheuttaa syöpien leviämistä lähiympäristöönsä ja etäpesäkkeiden muodostumista muualle elimistöön.

Solujen liikkumista ohjaava koneisto on monimutkainen, aktiini-proteiinista koostuvien säikeiden verkosto. Aktiinia on soluissa monomeerisessa muodossa, mutta näistä aktiini-monomeereista voidaan legopalikoiden tapaan koota erilaisia pidempiä säiemäisiä rakenteita. Aktiini-säikeet ovat järjestäytyneet soluissa siten, että niiden nopeasti kasvavat plus-päät ovat solukalvoa vasten, kun taas niiden miinuspäät ovat poispäin solukalvosta. Aktiini-säikeiden kasvu niiden plus-päistä työntää solukalvoa eteenpäin, ja tuottaa siten voiman solun liikkumiselle. Aktiini-säikeiden nopea kasvu soluissa vaatii riittävän määrän aktiini-monomeereja ’rakennuspalikoiksi’, ja siten aktiini-säikeitä on myös purettava nopeasti. Tämän aktiini-säikeiden purkamisen uskotaan tapahtuvan niiden miinus-päässä. Tärkeä tekijä, joka rajoittaa aktiini-säikeiden purkamisen niiden miinus-päihin on ns. Tulppaproteiini (Capping Protein), joka sitoutuu hyvin tiiviisti säikeiden plus-päihin, ja estää sekä säikeiden kasvun että lyhenemisen.

Uusi Nature Cell Biology -lehdessä julkaistu tutkimus paljastaa, että tämä solujen liikkumisen ”oppikirjakuva” vaatii päivittämistä. Helsingin yliopiston Biotekniikan instituutissa työskentelevän akatemiaprofessori Pekka Lappalaisen johtamassa tutkimuksessa paljastui, että aktiinia sitova proteiini, Twinfiliini, irrottaa tehokkaasti Tulppaproteiinin aktiini-säikeiden plus-päistä. Tämä johtaa aktiini-säikeiden purkautumiseen myös niiden "ikääntyneistä" plus-päistä, jotka eivät enää työnnä solukalvoa eteenpäin. Twinfilinin puuttuessa aktiini-monomeerien kierrätys on vähäisempää, aktiini-säikeet työntävät solun reunaa eteenpäin tehottomasti, ja solujen liikkuminen on siten hitaampaa.

"Tuloksemme viittaavat siihen, että Twinfiliini ja Tulppaproteiini muodostavat yhdessä eräänlaisen ’molekyylikellon’, joka varmistaa, että solukalvoa eteenpäin työntävillä, ’voimaa tuottavilla’ aktiini-säikeillä on saatavilla riittävä määrä aktiini-monomeereja. Toisaalta ’ikääntyneet’ aktiini-säikeet, jotka eivät enää työnnä solukalvoa eteenpäin, puretaan ”, Lappalainen sanoo.

"Tämä tutkimus osoittaa, että useiden toiminnaltaan erilaisten proteiinien yhteistyö on välttämätöntä solujen aktiini-verkostojen toiminnassa", jatkaa julkaisun pääkirjoittaja tohtori Markku Hakala.

Intensiivisestä tutkimuksista huolimatta tarkat mekanismit, joilla aktiini-monomeerit kierrätetään soluissa, ovat pysyneet hämärän peitossa. Uusi tutkimus lisää tärkeän osan tähän palapeliin paljastamalla, miten Tulppaproteiinit poistetaan aktiini-säikeiden plus-päistä, jotta ne voidaan purkaa nopeasti. Nämä havainnot luovat myös perustan jatkotutkimuksille, joissa selvitetään miten aktiini-säikeiden purkukoneiston häiriöt aiheuttavat erilaisia sairauksia ja kehityshäiriöitä.

”Muutokset Twinfilinin ilmentymisessä liittyvät moniin sairauksiin, kuten rintasyövän leviämiseen ja lymfoomien etenemiseen. Työmme valaisee siis myös molekyylimekanismeja, jotka lisäävät syöpäsolujen hallitsematonta liikkumista ”, Lappalainen toteaa.

 Tämä tutkimus tehtiin Suomen Akatemian ja Syöpäjärjestöjen rahoituksella.

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Pekka Lappalainen, pekka.lappalainen@helsinki.fi, puh. 0504155433

Kuvat

Twinfiliini-poistogeenisen solun etureuna kuvattuna eri aikapisteissä. Solun aktiini-tukiranka on visualisoitu ilmentämällä mCherry-LifeAct -proteiinia (violetti). Lisäksi solussa ilmenettiin fotoaktivoituvaa aktiinia (sininen), jonka himmeneminen paljastaa aktiini-säikeiden purkautumisnopeuden.Kuva: Lappalaisen tutkimusryhmä, Biotekniikan instituutti
Twinfiliini-poistogeenisen solun etureuna kuvattuna eri aikapisteissä. Solun aktiini-tukiranka on visualisoitu ilmentämällä mCherry-LifeAct -proteiinia (violetti). Lisäksi solussa ilmenettiin fotoaktivoituvaa aktiinia (sininen), jonka himmeneminen paljastaa aktiini-säikeiden purkautumisnopeuden.Kuva: Lappalaisen tutkimusryhmä, Biotekniikan instituutti
Lataa
Solukalvoa vasten kasvavat aktiini-säikeiden plus-päät (+) työntävät solun reunaa eteenpäin, ja tuottavat siten voiman solun liikkumiselle. Säikeiden purkamisen uskotaan tapahtuvan niiden miinus-päissä (-), jotka ovat poispäin solukalvosta. Kuva: Lappalaisen tutkimusryhmä, Biotekniikan instituutti
Solukalvoa vasten kasvavat aktiini-säikeiden plus-päät (+) työntävät solun reunaa eteenpäin, ja tuottavat siten voiman solun liikkumiselle. Säikeiden purkamisen uskotaan tapahtuvan niiden miinus-päissä (-), jotka ovat poispäin solukalvosta. Kuva: Lappalaisen tutkimusryhmä, Biotekniikan instituutti
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Helsingin yliopisto
Helsingin yliopisto
PL 3
00014 Helsingin yliopisto

02941 911 (vaihde)https://www.helsinki.fi/fi/yliopisto

Tiedottaja Eeva Karmitsa, Helsingin yliopiston viestintä, puh. 0294158461

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

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

Lue lisää julkaisijalta Helsingin yliopisto

Lähihistoria näkyy geeniperimässämme – väestön geneettisen taustan muuttuminen Suomen eri alueilla selvitetty jopa vuositasolla4.3.2021 21:00:00 EETTiedote

Helsingin yliopiston uudessa tutkimuksessa on onnistuttu arvioimaan ennennäkemättömän tarkasti yli 18 000 suomalaisen geneettistä sukutaustaa. Tulosten avulla pystyttiin seuraamaan 1900-luvun tapahtumien jälkiä geeneissämme ja arvioimaan muuttoliikkeiden vaikutusta väestön sekoittumiseen. Esimerkiksi siirtokarjalaisten muuttamista eri puolille Suomea pystyttiin seuraamaan jopa vuosittaisella tarkkuudella tarkastelemalla karjalaisen perimän osuutta kunkin alueen vastasyntyneissä.

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