Studiet afslører, hvordan celler organiserer væksten af ​​deres strukturelle filamenter

I celler i hele kroppen er der cytoskeletfilamenter, der giver cellen sin form, letter cellulær bevægelse og giver mekanisk støtte. De fungerer lidt som de stålstænger, der bruges i byggeriet, og danner rammer, der bevarer en celles form og hjælper med bevægelse.

I årevis har forskere forsøgt at forstå, hvordan molekylære motorer, som "driver" filamenterne, er i stand til at flytte den cellulære last langs cytoskelettet. Organisationen og reguleringen af ​​disse filamentøse strukturer selv er imidlertid ikke blevet godt forstået.

Forskere ved National Institute of Child Health and Human Development (NICHD), en del af National Institutes of Health, og deres samarbejdspartnere opdagede, at cytoskelettet ikke er en statisk, ubevægelig struktur, som man troede i vid udstrækning. I stedet gennemgår cytoskelettet dynamiske ændringer, der gør det muligt for cellen at tilpasse sig dets stadigt skiftende miljø. Forskerne opdagede også, at et kompleks af molekyler kaldet actomyosin cortex (AC) initierer de mekaniske ændringer, der driver cytoskeletomlægning og cellebevægelse.

"Cytoskeletfilamenter gennemgår dynamiske ændringer, drevet af AC, der kontrollerer celleform, bevægelse og deling," sagde hovedforsker Dr. Franck Perez. "Denne opdagelse ændrer den traditionelle måde, videnskabsmænd har set på cytoskelettet og har implikationer for forståelsen af ​​cellemigration, og hvordan cytoskelettet bidrager til menneskelig sygdom."

Forskerholdet brugte avanceret billeddannelse til at undersøge levende, tredimensionelle zebrafiskembryoner for at afdække cytoskelettets dynamiske natur og AC'ens funktion. Forskerne rapporterer deres resultater i tidsskriftet Developmental Cell.

NICHD-teamet valgte at undersøge cytoskelettet af zebrafiskembryoner, fordi cellerne gennemgår hurtige og omfattende bevægelser under udviklingen. De fokuserede på AC, et netværk af bundtede actinfilamenter og myosinmotorproteiner placeret under cellemembranen. AC trækker sig sammen for mekanisk at drive celleformændringer. Ved hjælp af avancerede mikroskopiteknikker afbildede holdet zebrafiskembryoner, der udtrykker genetisk kodede fluorescerende tags, der specifikt binder til AC.

Holdet fandt ud af, at cytoskelettet og AC er indbyrdes forbundet og fungerer som et "forenet cytoskelet." AC styrer cellulær spænding, som driver cytoskelettet omarrangering og cellebevægelse. Disse resultater giver en ny ramme for at forstå, hvordan celler opnår rettede bevægelser og gennemgår formændringer.

"Cytoskelettet er ikke kun ansvarlig for cellebevægelse, men driver også bevægelser på vævsniveau og organudvikling under embryogenese," sagde Dr. Perez. "Dysreguleret cytoskeletdynamik bidrager til neuroudviklingssygdomme såvel som kræft og andre menneskelige lidelser, hvilket understreger de potentielle kliniske implikationer af vores resultater."