Οι μηχανικοί MIT δείχνουν πως οι μικροσκοπικές κυτταρικές πρωτεΐνες παράγουν δύναμη σε «περπάτημα»
Μια ομάδα μηχανικών στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) έχει ανακαλύψει πως οι μικροσκοπικές πρωτεΐνες μέσα στα κύτταρα παράγουν τη δύναμη που απαιτείται για να περπατήσει. Το εύρημα θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέους τρόπους αντιμετώπισης ασθενειών που επηρεάζουν την κυτταρική κίνηση, όπως ο καρκίνος και οι ανοσοποιητικές διαταραχές.
Οι πρωτεΐνες, που ονομάζονται μυοσίνες, είναι κινητικές πρωτεΐνες που μετατρέπουν τη χημική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια. Το κάνουν αυτό με τη δέσμευση σε νήματα ακτίνης, τα οποία είναι μακρές, λεπτές ίνες που σχηματίζουν τον κυτταροσκελετό των κυττάρων. Όταν οι μυοσίνες δεσμεύονται με ακτίνη, υποβάλλονται σε μια αλλαγή διαμόρφωσης που τους αναγκάζει να τραβήξουν το νήμα ακτίνης απέναντί τους. Αυτό δημιουργεί τη δύναμη που επιτρέπει στα κύτταρα να κινούνται.
Η ομάδα MIT, με επικεφαλής τον καθηγητή μηχανολογίας James Spudich, χρησιμοποίησε ένα συνδυασμό πειραματικών και υπολογιστικών τεχνικών για να μελετήσει τον τρόπο με τον οποίο οι μυοσίνες δημιουργούν δύναμη. Διαπίστωσαν ότι η δύναμη δημιουργείται από μια μικρή, θετικά φορτισμένη περιοχή του κεφαλιού μυοσίνης. Αυτή η περιοχή αλληλεπιδρά με αρνητικά φορτισμένα υπολείμματα στο νήμα ακτίνης, δημιουργώντας μια ηλεκτροστατική έλξη που τραβά το νήμα ακτίνης προς τη μυοσίνη.
Η ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι η δύναμη που παράγεται από μυοσίνες ρυθμίζεται από μια μικρή πρωτεΐνη που ονομάζεται καλμοδουλίνη. Η καλμοδουλίνη δεσμεύεται με τη μυοσίνη και αλλάζει τη διαμόρφωσή της, η οποία επηρεάζει τη δύναμη της ηλεκτροστατικής αλληλεπίδρασης μεταξύ μυοσίνης και ακτίνης. Αυτό επιτρέπει στα κύτταρα να ελέγχουν τη δύναμη που παράγονται από μυοσίνες και να τελειοποιήσουν την κίνησή τους.
Τα ευρήματα της ομάδας MIT θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέους τρόπους αντιμετώπισης ασθενειών που επηρεάζουν την κυτταρική κίνηση. Για παράδειγμα, τα φάρμακα που στοχεύουν στην ηλεκτροστατική αλληλεπίδραση μεταξύ μυοσίνης και ακτίνης θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την αναστολή της κυτταρικής κίνησης σε καρκινικά κύτταρα ή ανοσοποιητικά κύτταρα που επιτίθενται στον υγιή ιστό. Αντίθετα, τα φάρμακα που ενισχύουν την ηλεκτροστατική αλληλεπίδραση μεταξύ μυοσίνης και ακτίνης θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση της μετακίνησης των κυττάρων σε ασθένειες όπως η μυϊκή δυστροφία.
"Τα ευρήματά μας παρέχουν μια νέα κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι μυοσίνες δημιουργούν δύναμη", λέει ο Spudich. "Αυτή η γνώση θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες θεραπείες για μια ποικιλία ασθενειών που επηρεάζουν την κυτταρική κίνηση".
Τα ευρήματα της ομάδας δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature Structural &Molecular Biology.
