Upptäckt om hur celler rör sig tar oss närmare biologiska datorer

– Proteiner är komponenter i våra kroppar som är ca 10 nm stora (1/100 000 mm) och som fungerar både som minirobotar och kemiska fabriker som tillverkar saker. De utgör också strukturen som gör att kroppen och cellerna håller ihop, säger Alf Månsson, professor i fysiologi, kommunicerande författare; har designat och handlett studien, vars resultat presenteras i den högt ansedda vetenskapliga tidskriften, Biophysical Journal.

Som repdragning
Proteinerna myosin och aktin orsakar sammandragningen av hjärta och skelettmuskler, som vi använder för att röra oss, andas med mera, och ger alla andra celltyper möjlighet till rörelse. Exempelvis utnyttjas detta av nervceller när nervsystemet utvecklas eller när vi lär oss något, samt av cancerceller när de sprider sig vid metastasering. Myosin-molekylerna tar då tag i aktintrådar och ”drar” i dessa. Detta kan liknas vid repdragning där ”lag” med miljontals myosin-molekyler använder sina 20 nm långa ”armar” för att dra i nästan lika många aktintrådar som då fungerar som 10 nm tjocka ”rep”. Enligt det vanliga synsättet så är myosinmolekylerna aktiva i processen och ändrar form mycket likt just våra armar medan aktintrådarna är passiva och oföränderliga likt rep.

Aktinstrådarna inte så statiska
I sin aktuella studie presenterar de sex författarna resultat som starkt motsäger bilden av aktintrådarna som statiska, som de målats upp ovan. Detta är ett mycket viktigt resultat med tanke på den centrala betydelsen av aktin och myosin i alla möjliga kroppsfunktioner. Resultatet öppnar för bättre förståelse av sjukdomar och åldersförändringar i muskel och hjärta såväl som i nervsystemet, något som i sin tur har betydelse för utveckling av läkemedel. Dessutom kan resultaten ha betydelse för att vi ska förstå andra fenomen som involverar rörelse av celler, exempelvis spridning av cancer.

Betydelsen för diagnostik
Förutom de biologiska och medicinska kopplingarna har fynden betydelse inom till synes orelaterade områden nämligen medicinsk diagnostik och avancerade matematiska beräkningar. Inom diagnostik har vi tidigare visat att myosinmolekyler som isolerats från muskel och fästs på nanometer-breda spår på ett chip kan flytta aktintrådar som fångat upp sjukdomsmarkörer (speciella proteiner). Dessa kan därmed transporteras från ett blodprov till en sensor med ökad känslighet hos testet som följd. I en annan studie (Länk 4) visades nyligen att aktintrådar som drivs fram av myosinmolekyler på nanospår kan söka igenom en labyrint och därmed lösa svåra matematiska problem enligt en helt ny princip. Både vad avser dessa tillämpningar och de inom medicinsk diagnostik är det viktigt med kännedom om hur böjliga aktintrådarna är under olika förhållanden.

– Den aktuella studien ger viktig ny kunskap om detta och jämnar på så sätt vägen för både biologiska datorer och nyskapande medicinsk diagnostik, säger Alf Månsson.

Läs hela artikeln i Biophysical Journal: Myosin-Induced Gliding Patterns at Varied [MgATP] Unveil a Dynamic Actin Filament.

Mer information:
Alf Månsson, 070 – 886 62 43
Jonas Tenje, pressansvarig, 070 – 308 40 75