Useat elimistön solut pystyvät muuttamaan nopeasti muotoaan ja liikkumaan aktiivisesti kudoksissa. Esimerkiksi haavojen paraneminen ja immuunijärjestelmä ovat riippuvaisia solujen liikkumisesta. Liikkuvuudella on myös toinen puoli: hallitsemattomasti liikkuvat syöpäsolut ovat keskeisiä etäispesäkkeiden muodostumisessa.
Solujen liikkumiseen tarvitaan aktiini-nimistä proteiinia, jonka muodostamat rakennuspalikat kytkeytyvät soluissa yhteen säikeiksi. Kasvaessaan aktiinisäikeet työntävät solun etureunaa ja puskevat solua eteenpäin. Aktiinisäikeitä jatketaan purkamalla rakennuspalikoita toisesta päästä ja siirtämällä niitä solun etureunaa lähinnä olevaan päähän.
Helsingin yliopiston ja ranskalaisen Institut Jacques Monodin tutkijat ovat nyt yhteistyössä löytäneet molekyylitason koneiston, joka vastaa aktiiniyksiköiden purkamisesta ja kierrätyksestä. Tutkijat osoittivat että kaksi proteiinia, kofiliini ja CAP, toimivat tässä läheisessä yhteistyössä.
– Röntgensädekristallografian ja tietokonesimulaatioiden avulla pystyimme näkemään atomitason tarkkuudella, miten nämä proteiinit sitovat aktiinisäikeitä ja aiheuttavat niiden nopean purkamisen. Erityisen jännittävää oli myös se, kun lisäsimme proteiineja aktiinisäikeiden läheisyyteen ja heti sen jälkeen näimme mikroskoopilla säikeiden purkautuvan hämmästyttävän nopeasti, kertoo tutkimuksen päätekijä Tommi Kotila HiLIFE:n Biotekniikan instituutista Helsingin yliopistosta.
Pahanlaatuisissa kasvaimissa solujen liikkumiskoneiston säätely on tyypillisesti sekaisin, joten syöpäsolut pystyvät hallitsemattomasti leviämään muihin kudoksiin. Nyt löydetyn kierrätyskoneiston toisen proteiinin, CAP:n, säätely syöpäsoluissa on myös usein epänormaalia. Proteiinin toiminnan ymmärtäminen atomitasolla saattaa tuoda uusia mahdollisuuksia kehittää syöpäsolujen liikkumista ehkäiseviä yhdisteitä.
– Olemme ottaneet merkittävän edistysaskeleen solun liikkumisen perusperiaatteiden ymmärtämisessä. Samalla olemme saaneet uutta molekyylitason tietoa siitä, miten häiriöt aktiinin kierrätyskoneiston toiminnassa johtavat solujen kontrolloimattomaan liikkumiseen, sanoo akatemiaprofessori Pekka Lappalainen Biotekniikan instituutista.
Tutkimus tehtiin yhteistyössä Pekka Lappalaisen ja Ilpo Vattulaisen tutkimusryhmissä Helsingin yliopistossa ja Guillaume Romet-Lemonne ja Antoine Jegoun ryhmässä Jacques Monod Institutessa, Pariisissa.
Artikkeli:
Kotila T, Wioland H, Enkavi G, Kogan K, Vattulainen I, Jégou A, Romet-Lemonne G, Lappalainen P. Mechanism of synergistic actin filament pointed end depolymerization by cyclase-associated protein and cofilin. Nature Communications (2019). DOI: 10.1038/s41467-019-13213-2