Helsingin yliopistoHelsingin yliopisto

Tutkijat löysivät mekanismin, jonka avulla solut rakentavat "minilihaksia" tumansa alle

Jaa

Helsingin yliopiston tutkimusryhmät selvittivät, miten lihaksien supistumisesta vastaava moottoriproteiini myosiini toimii muissa solutyypeissä muodostaen supistumiskykyisiä rakenteita solukalvon sisäpinnalle. Tämä on ensimmäinen kerta kun ”minilihasten”, jotka tunnetaan myös stressisäikeinä, on havaittu muodostuvan solun pohjalle myosiinin muokatessa solukalvon alaista aktiini-säieverkostoa. Ongelmat näiden ”minilihasten” muodostumisessa johtavat ihmisillä moniin häiriöihin, ja vakavimmissa tapauksissa syövän etenemiseen.

Vasemmalla: Super-resoluutiomikroskopiakuva liikkeessä olevasta ihmisen osteosarkooma-solusta. Fokaaliadheesiot on värjätty vaaleanpunaisella ja myosiinirakenteet vihreällä. Aktiini-säikeet näkyvät kuvassa harmaina. Oikealla: Kaavakuva stressisäikeen muodostumisprosessista solukorteksissa. Myosiini-pulssi organisoi stressisäikeen kypsymisen, joka edelleen indusoi fokaaliadheesioiden kasvun uuden stressisäikeen molempiin päihin. Huomaa, että värikoodaus eroaa paneelien välillä. Kuva: Jaakko Lehtimäki
Vasemmalla: Super-resoluutiomikroskopiakuva liikkeessä olevasta ihmisen osteosarkooma-solusta. Fokaaliadheesiot on värjätty vaaleanpunaisella ja myosiinirakenteet vihreällä. Aktiini-säikeet näkyvät kuvassa harmaina. Oikealla: Kaavakuva stressisäikeen muodostumisprosessista solukorteksissa. Myosiini-pulssi organisoi stressisäikeen kypsymisen, joka edelleen indusoi fokaaliadheesioiden kasvun uuden stressisäikeen molempiin päihin. Huomaa, että värikoodaus eroaa paneelien välillä. Kuva: Jaakko Lehtimäki

Uusi eLife-lehdessä julkaistu Helsingin yliopiston tutkimus pureutuu stressisäikeiden muodostumisen ydinmekanismeihin ja paljastaa miten näitä ”minilihaksia” voidaan rakentaa solukorteksista, joka on tiheä aktiini-säikeistä koostuva verkosto solukalvon sisäpinnalla. Akatemiaprofessori Pekka Lappalaisen (Helsingin yliopiston Biotekniikan Instituutti) ja Helsingin yliopiston eläinlääketieteellisen tiedekunnan dosentti Sari Tojkanderin ryhmissä tehty tutkimus paljastaa miten myosiinipulssit, jotka oli aiemmin yhdistetty solujen muodonmuutoksiin yksilönkehityksen aikana, ohjaavat stressisäikeiden muodostumista solukorteksista. Tässä prosessissa NMII-myosiini, joka on lihasten supistumisesta vastuussa olevan myosiinin läheinen sukulainen, rekrytoidaan lyhytikäisenä pulssina solukalvolle. Myosiini-pulssi järjestää alun perin verkostomaisesti lomittuneet aktiini-säikeet yhdensuuntaisiksi kimpuiksi. Tämä käynnistää fokaaliadheesioiden muodostumisen aktiini-säiekimpun molempiin päihin, ja täten stressisäikeen muodostumisen solukorteksiin. Tästä syystä nämä rakenteet nimettiin kortikaalisiksi stressisäikeiksi.

– Oman tutkimusryhmämme ja ulkomaisten laboratorioiden tekemät aiemmat tutkimukset osoittivat, että stressisäikeitä voi syntyä solun etuosassa aktiini-säikeitä ja myosiinia sisältävistä esiasteista. Stressisäikeet hajoavat solun takaosassa solun liikkuessa eteenpäin. Nyt löysimme täysin uuden mekanismin, jonka avulla stressisäikeitä voidaan muodostaa paikallisesti soluissa, ja tarjoamme myös selityksen sille, miksi ’omituisia’ myosiinipulsseja esiintyy solukalvolla, Lappalainen kommentoi.

­– Oli myös yllättävää havaita, että kortikaalisten stressisäikeiden muodostumista tapahtui erityisen useasti tuman alla. Tuma suojaa ja säilyttää solun perimää, ollen samalla myös suurin soluelin. On hyvin mahdollista, että kortikaaliset stressisäikeet suojaavat tumaa tai auttavat sen liikkumisessa solun mukana, lisää tutkimuksen päätekijä, tutkijatohtori Jaakko Lehtimäki.

Nämä uudet tutkimustulokset paljastavat oleellisen tekijän stressisäikeiden työkalupakista. Kolmiulotteisessa kudosympäristössä liikkuessaan solut ilmentävät harvoin stressisäikeiden esiasteita, joita tyypillisesti nähdään soluviljelymaljalla liikkuvissa soluissa. Tästä syystä stressisäikeiden syntyminen myosiini-pulssien avulla mahdollistaa näiden supistuvien rakenteiden muodostumisen myös soluissa, jotka liikkuvat luonnollisessa kudosympäristössään. Myosiinipulsseja on myös todettu monissa eri solu- ja kudostyypeissä, joten tämä mekanismi saattaa toimia yleisenä keinona paikalliseen voimantuotantoon elimistössämme.

Myosiini ja aktiini -proteiinien rooli

Lihasten yleisimmät proteiinit ovat moottoriproteiini myosiini sekä aktiini -nimisestä proteiineista koostuvat tankomaiset säikeet. Myosiinien ”ryömiminen” aktiini-säikeitä pitkin tuottaa voiman lihaksien supistumiselle. Tällainen myosiini-välitteinen voimantuotto ei kuitenkaan rajoitu pelkästään lihaksiin, sillä myös elimistömme muiden kudosten soluissa on samankaltaisia supistuvia rakenteita. Nämä muiden solutyyppien ”minilihakset”, joita kutsutaan stressisäikeiksi, koostuvat samoista keskeisistä toimijoista (aktiinista ja myosiinista) kuin lihasten supistuvat yksiköt. Stressisäikeet ovat tärkeitä solujen kyvylle aistia ja tuottaa voimia ympäristöönsä. Stressisäikeet myös myötävaikuttavat solujen erilaistumiseen kudoksissamme.

Luustolihakset kiinnittyvät luihin jänteiden kautta, kun taas erityiset kiinnitysrakenteet, joita kutsutaan fokaaliadheesioiksi, linkittävät stressisäikeet solun ympäristöön. Näiden rakenteiden avulla stressisäikeet voivat sekä välittää voimia solun ympäristöön että tunnistaa ympäristöstä tulevia mekaanisia viestejä. Tämän lisäksi stressisäikeet ovat tärkeitä solujen erilaistumisessa, ja ne myös suojaavat tumaa solujen liikkuessa kolmiulotteisessa, rakenteeltaan hyvinkin monimutkaisessa kudosympäristössä. Näiden moninaisten tehtävien takia puutteet stressisäikeiden muodostumisessa on yhdistetty moniin häiriöihin, kuten ateroskleroosiin, erilaisiin neuropatioihin, sekä syövän etenemiseen.

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Pekka Lappalainen, Biotekniikan instituutti, Helsingin yliopisto, puh. 0405941533, pekka.lappalainen@helsinki.fi

Kuvat

Vasemmalla: Super-resoluutiomikroskopiakuva liikkeessä olevasta ihmisen osteosarkooma-solusta. Fokaaliadheesiot on värjätty vaaleanpunaisella ja myosiinirakenteet vihreällä. Aktiini-säikeet näkyvät kuvassa harmaina. Oikealla: Kaavakuva stressisäikeen muodostumisprosessista solukorteksissa. Myosiini-pulssi organisoi stressisäikeen kypsymisen, joka edelleen indusoi fokaaliadheesioiden kasvun uuden stressisäikeen molempiin päihin. Huomaa, että värikoodaus eroaa paneelien välillä. Kuva: Jaakko Lehtimäki
Vasemmalla: Super-resoluutiomikroskopiakuva liikkeessä olevasta ihmisen osteosarkooma-solusta. Fokaaliadheesiot on värjätty vaaleanpunaisella ja myosiinirakenteet vihreällä. Aktiini-säikeet näkyvät kuvassa harmaina. Oikealla: Kaavakuva stressisäikeen muodostumisprosessista solukorteksissa. Myosiini-pulssi organisoi stressisäikeen kypsymisen, joka edelleen indusoi fokaaliadheesioiden kasvun uuden stressisäikeen molempiin päihin. Huomaa, että värikoodaus eroaa paneelien välillä. Kuva: Jaakko Lehtimäki
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

Tutkimus osoittaa ADHD diagnoosin saaneiden aikuisten ja heidän lastensa suojaavan itseään monimutkaisten strategioiden avulla12.4.2021 08:24:45 EEST | Tiedote

ADHD diagnoosin saaneiden aikuisten ja heidän lastensa vuorovaikutusta ja kiintymyssuhteita on tutkittu vain vähän. Kasvatustieteen maisteri Milla Syrjäsen Helsingin yliopistossa tarkastettava väitöskirja tuo aiheeseen lisää tietoa ja laajentaa monialaista ymmärrystä ADHD diagnoosin saaneiden aikuisten ja heidän perheidensä yksilöllisistä tuen tarpeista.

Kaksostutkimus: Rasvan muutokset aiheuttavat lihavuudessa terveyshaittoja, lihaksen energiakoneistolla ei vastaavaa yhteyttä9.4.2021 10:00:00 EEST | Tiedote

Rasvakudoksen energiakoneiston toiminta alenee lihavuuden seurauksena voimakkaasti, osoittaa Helsingin yliopiston tuore kaksostutkimus. Tutkimuksessa rasvakudoksen mitokondriogeenit olivat lihavuudessa selvästi alentuneet, mutta lihaksen mitokondrioissa geenitason muutokset olivat vain vähäiset. Yhteys terveyshaittoihin löydettiin vain rasvan mitokondrioista.

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