MIT-ingeniører viser, hvordan små celleproteiner genererer kraft til at 'gå'

Et team af ingeniører ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) har opdaget, hvordan små proteiner inde i celler genererer den kraft, der er nødvendig for at gå. Fundet kan føre til nye måder at behandle sygdomme, der påvirker cellebevægelser, såsom kræft og immunforstyrrelser.

Proteinerne, kaldet myosiner, er motoriske proteiner, der omdanner kemisk energi til mekanisk energi. Det gør de ved at binde sig til actinfilamenter, som er lange, tynde fibre, der danner cellernes cytoskelet. Når myosiner binder til actin, gennemgår de en konformationsændring, der får dem til at trække actinfilamentet mod sig. Dette genererer den kraft, der tillader celler at bevæge sig.

MIT-teamet, ledet af professor i maskinteknik James Spudich, brugte en kombination af eksperimentelle og beregningsmæssige teknikker til at studere, hvordan myosiner genererer kraft. De fandt ud af, at kraften genereres af et lille, positivt ladet område af myosinhovedet. Denne region interagerer med negativt ladede rester på actinfilamentet, hvilket skaber en elektrostatisk tiltrækning, der trækker actinfilamentet mod myosinet.

Holdet fandt også ud af, at den kraft, der genereres af myosiner, er reguleret af et lille protein kaldet calmodulin. Calmodulin binder til myosin og ændrer dets konformation, hvilket påvirker styrken af ​​den elektrostatiske interaktion mellem myosin og actin. Dette gør det muligt for cellerne at kontrollere kraften genereret af myosiner og finjustere deres bevægelser.

MIT-holdets resultater kan føre til nye måder at behandle sygdomme, der påvirker cellebevægelser. For eksempel kan lægemidler, der retter sig mod den elektrostatiske interaktion mellem myosin og actin, bruges til at hæmme cellebevægelser i kræftceller eller immunceller, der angriber sundt væv. Omvendt kan lægemidler, der forbedrer den elektrostatiske interaktion mellem myosin og actin, bruges til at forbedre cellebevægelser ved sygdomme som muskeldystrofi.

"Vores resultater giver en ny forståelse af, hvordan myosiner genererer kraft," siger Spudich. "Denne viden kan føre til nye behandlinger for en række sygdomme, der påvirker cellebevægelser."

Holdets resultater blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Structural &Molecular Biology.