Biokemikere ser på nøglemolekyler, der sætter celler i stand til at kravle

Biokemikere har gjort en opdagelse, der kaster lys over det molekylære maskineri, der tillader nogle celler, såsom immunceller eller endda ondartede kræftceller hos mennesker, at slingre sig gennem væv som organer, hud eller knogler.

Arbejdet, udført i University of Oregon laboratoriet Brad Nolen, professor ved Institut for Kemi og Biokemi, blev beskrevet i et papir i 13. februar-udgaven af Proceedings of the National Academy of Sciences .

Forskerne undersøgte et fibrøst reb-lignende protein i celler kaldet actin, som vokser og forgrener, som lemmer på træer gør. Når aktin grene vokser, de skubber på cellemembranen og skaber armlignende fremspring. Disse arme kan trække en immuncelle fremad, giver den mulighed for at jage fremmede angribere og vikle dem rundt og sluge dem.

Nolen og kolleger så på det aktin-relaterede kompleks, Arp2/3, en stor samling af proteiner, der kræves for at actin kan forgrene sig. Når Arp2/3 sætter sig på actin, fremmer det en ny gren, der dannes på det sted.

Dette Arp2/3-kompleks er afgørende for cellemotilitet - evnen til at bevæge sig og udføre utallige opgaver - og for initialisering af konstruktionen af ​​et netværk af filamenter kendt som actincytoskelettet, der giver strukturel støtte til celler.

Forskerne identificerede to steder på Arp2/3, hvor et aktivatorprotein rører ved det. Dette aktivatorprotein ligger i membranen og kan mærke, hvornår cellen skal kravle eller opsluge et fremmed middel. Det udløser derefter forgreningsreaktionen inde i cellen ved at berøre Arp2/3.

For at finde de præcise steder, hvor aktivatorproteinet møder Arp2/3, forskerholdet ekstraherede Arp2/3 og aktivatorproteinet fra celler, blandet dem sammen, og brugte en speciel metode, der kemisk markerer de to proteiner på de steder, hvor de rørte ved. I samarbejde med forskere ved University of Washington, holdet nulstillede placeringen af ​​disse mærker ved hjælp af en teknik kaldet massespektrometri.

"Det, vi opdagede, var spændende, fordi at vide præcis, hvordan aktivatorproteinet binder til Arp2/3-komplekset, er det første skridt i at forstå, hvordan det aktiverer sin forgreningsaktivitet, " sagde Nolen.

At forstå, hvordan denne forgreningsaktivitet aktiveres i ondartede celler, kunne være anvendelig i udviklingen af ​​nye lægemidler til at målrette cancer, sagde forskerne. I nogle sygdomstilstande, inklusive virale infektioner som HIV og kræft, celler kan miste kontrollen over deres aktincytoskelet.

For eksempel, Nolen sagde, et lægemiddel, der blokerer stedet på Arp2/3, hvor aktivatorproteinet rører ved, ville forhindre aktinforgrening. Det kunne forhindre tumorceller i at kravle, eller metastasering.

Farmaceutiske virksomheder brugte lignende tilgange til at udvikle paclitaxel, et kræftlægemiddel, der retter sig mod et andet filamentdannende protein kaldet tubulin. Nolen og hans kolleger sagde, at deres resultater i sidste ende kunne føre til nye muligheder for at forbedre menneskers sundhed ved at udvide arsenalet af sygdomsbekæmpende lægemidler.