Sådan bygger du en bedre jernbane – i (næsten) hver eneste celle i din krop

Nyt arbejde fra University of Warwick viser, hvordan et mikroskopisk 'jernbanesystem' i vores celler kan optimere dets struktur, så det bedre passer til kroppens behov.

Arbejdet blev udført af professor Robert Cross, direktør for center for mekanokemisk cellebiologi ved Warwick Medical School og leder af Cross-laboratoriet.

Hans team baseret på Warwick Medical School har kigget på, hvordan mikrotubulus 'jernbanespor' inde i celler er bygget. Næsten hver eneste celle i vores kroppe indeholder et 'jernbane' netværk, et system af små spor kaldet mikrotubuli, der forbinder vigtige destinationer inde i cellen. Professor Cross' team fandt ud af, at systemet med mikrotubuli-skinner inde i celler kan justere sin egen stabilitet afhængigt af, om det bruges eller ej.

Prof Cross sagde:"Mikrotubulisporene på den cellulære jernbane er næsten ufatteligt små - kun 25 nanometer på tværs (en nanometer er en milliontedel af en millimeter). Jernbanen er lige så afgørende for en veldrevet celle som en jernbane i fuld størrelse er til et veldrevet land. For celler og for lande er problemet meget det samme - hvordan drives en bedre jernbane?"

"Tænk hvis sporene på en rigtig jernbane var i stand til at spørge sig selv, 'Er jeg nyttig?' At finde ud af, de ville tjekke, hvor ofte en jernbanemotor kørte langs dem.

"Det viser sig, at mikrotubuli-jernbanesporene inde i celler kan gøre præcis det - de kontrollerer, om de er i kontakt med bittesmå jernbanemotorer (kaldet kinesins). Hvis de er, så forbliver de stabilt på plads. Hvis de ikke er, de skiller sig selv ad. Vi tror, ​​at dette gør det muligt at genbruge sektionerne af mikrotubulusskinnen for at bygge nye og mere nyttige skinner andre steder i cellen."

Papiret, 'Kinesin udvider og stabiliserer BNP-mikrotubuligitteret' udgivet (12. marts 2018) i Natur nanoteknologi , viser, at når kinesin-jernbanemotorerne kommer i kontakt med deres mikrotubuli-skinner, de ændrer subtilt deres struktur, producerer en meget lille forlængelse, der stabiliserer skinnen.

Ved hjælp af et specialbygget mikroskop, Warwick Open Source mikroskop, forskerne, der også er baseret på Warwick Systems Biology Center og Mathematics Institute, University of Warwick, detekterede en stigning på 1,6 % i længden af ​​mikrotubuli knyttet til kinesiner, med en stigning på 200 gange i deres levetid.

Ved at afsløre, hvordan mikrotubuli stabiliseres og destabiliseres, holdet håber at kaste nyt lys over en række menneskelige sygdommes virkemåde (for eksempel Alzheimers), som er forbundet med abnormiteter i mikrotubulus funktion. De håber også på, at deres arbejde i sidste ende kan føre til forbedret kræftbehandling, fordi jernbanen er så vigtig (for eksempel til celledeling), da dets mikrotubulispor er et nøglemål for kræftlægemidler som Taxol. Præcis hvordan Taxol stabiliserer mikrotubuli i celler er stadig dårligt forstået.

Professor Cross tilføjede:"Vores nye arbejde viser, at kinesin-jernbanemotorerne stabiliserer mikrotubuli på en Taxol-lignende måde. Vi er nødt til at forstå så meget som muligt om, hvordan mikrotubuli kan stabiliseres og destabiliseres, at bane og belyse vejen til forbedrede behandlinger."