Pienen pieni molekyyli on soluvaelluksen moottori

Valtaosa elimistön soluista pysyy koko elinaikansa suuriin piirtein samassa paikassa ja liikkuu vain lyhyitä matkoja. Joidenkin erikoistuneiden solujen on kuitenkin kyettävä liikkumaan vapaasti ja nopeasti voidakseen hoitaa tehtäviään. Näihin ”vaeltaviin” soluihin kuuluvat immuunisolut ja fibroblastit eli sidekudossolut, jotka liikkuvat esimerkiksi haavan paranemisen aikana.

Olivatpa solut nopeita tai hitaita, liikkumattomia tai ketteriä, niiden on joka tapauksessa tunnistettava laaja kirjo naapurisolujen ja ympäröivän soluväliaineen biokemiallisia ja mekaanisia signaaleja sekä reagoitava niihin löytääkseen tasapainon rakenteellisen vakauden ja joustavuuden välillä.

Suuret proteiinikompleksit toimivat välittäjinä tässä solujen ja soluväliaineen välisessä viestinvaihdossa. Yksi monimutkaiseen ilmiöön osallistuvista proteiineista on integriinisidottu kinaasi (ILK).

Tutkimusmenetelmiä yhdistämällä uusia tuloksia

Helsingin yliopiston ja Heidelbergin teoreettisen tutkimuksen instituutin (HITS) kansainvälinen tutkijaryhmä on tarkastellut soluvaelluksen taustalla olevia biokemiallisia ja biomekaanisia prosesseja tutkimalla lähemmin ILK-proteiinia. Kyseessä on proteiini, joka kinaasi-nimestään ja kinaasia muistuttavasta rakenteestaan huolimatta ei toimi entsyyminä eli kemiallisen reaktion katalyyttinä soluissa.

Tutkijat olivat kiinnostuneita siitä, miksi ILK entsyymitoiminnan puuttumisesta huolimatta sitoo pientä adenosiinitrifosfaatti-molekyyliä (ATP) ja miten se liittyy solujen liikkumiseen.

– ATP:n sitoutuminen on yllättävä piirre proteiinissa, joka ei toimi entsyyminä vaan on osa solujen sidekudokseen kiinnittymiseen tarvittavaa proteiinikompleksia. Sen merkitystä selvitettiin yhdistämällä molekyylidynamiikkaan perustuvia simulaatioita solubiologiseen tutkimukseen, kertoo tutkimusta Helsingin yliopistossa vetänyt professori Sara Wickström.

Tutkimuksen tulokset on julkaistu vastikään Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) –julkaisusarjassa.

Pieni molekyyli – iso vaikutus

ATP:n sitoutumisen merkitystä ihmisen integriinisidotulle kinaasille selvitettiin muun muassa tarkastelemalla solujen käyttäytymistä ATP:n poistamisen jälkeen.

Tutkijat havaitsivat, että ATP-molekyyli lisää ILK-proteiinin rakenteellista vakautta.

Lisäksi suomalaistutkijat vahvistivat simulaatioista saatujen ennusteiden paikkansapitävyyden ja tutkivat, millaisia solutason vaikutuksia jäljelle jääneellä ATP-molekyylin sitomiskyvyllä on.

– Heidelbergin HITS-instituutin tietokonesimulaatioista saatujen uusien havaintojen innoittamana testasimme ennusteita tuottamalla soluja, joissa oli ATP:n kanssa sitoutumaan kykenemätön mutatoitunut ILK-proteiini. Kävi ilmi, että näiden solujen liike oli tehottomampaa kuin tavallisten solujen, joissa ATP kykeni sitoutumaan ILK-proteiiniin ja vahvistamaan sitä, kertoo Wickström.

Tutkimus todisti, että ATP-molekyyli ei noudata soluvaelluksen yhteydessä omaa perinteistä biokemiallista tehtäväänsä, vaan se toimii mekaanisena vakauttajana.

– Pienellä molekyylillä on käytännössä suuri vaikutus, Wickström vahvistaa.

Lisätietoja

Sara Wickström, professori, Stem cells and metabolism Research Programs Unit, Helsingin yliopisto
sara.wickstrom@helsinki.fi
p. 050 3775094