Cellen gebruiken moleculaire motoren die langs cellulaire snelwegen 'lopen' om vracht door hun binnenste te transporteren. Een fundamentele stap in dit proces, bekend als vrachtoverdracht, is tot nu toe echter mysterieus gebleven.

Om dit proces te onderzoeken, gebruikten onderzoekers van de Universiteit van Californië, San Francisco, een combinatie van geavanceerde beeldvormingstechnieken en computationele modellering. Ze ontdekten dat wanneer een moleculaire motor zijn bestemming nadert, hij de hulp inroept van een tweede motor om zich stabieler aan de lading te hechten. Deze gezamenlijke inspanning maakt een soepele en efficiënte overdracht van vracht tussen motoren mogelijk, waardoor wordt gegarandeerd dat mobiele goederen op de juiste locatie worden afgeleverd.

De bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Cell Biology, bieden kritische inzichten in de fundamentele mechanismen die het intracellulaire transport regelen en kunnen belangrijke implicaties hebben voor het begrijpen van een reeks cellulaire processen en ziekten.

Moleculaire motoren, zoals kinesinen en dyneïnes, fungeren als de werkpaarden van intracellulair transport en vervoeren essentiële lading langs het cytoskeletnetwerk van de cel. Dit transportsysteem is cruciaal voor het handhaven van de cellulaire homeostase en het faciliteren van verschillende cellulaire functies, zoals transport van voedingsstoffen, positionering van organellen en celdeling.

Ondanks decennia van onderzoek is een gedetailleerd begrip van hoe moleculaire motoren hun lading efficiënt aan elkaar overbrengen, ongrijpbaar gebleven. Dit proces is vooral van cruciaal belang op locaties waar motoren die in tegengestelde richtingen bewegen elkaar ontmoeten en de lading ertussen naadloos moeten passeren.

Om deze kenniskloof aan te pakken, gebruikte het onderzoeksteam een ​​reeks geavanceerde experimentele technieken, waaronder superresolutiemicroscopie, tracking van afzonderlijke moleculen en computationele modellering. Hun experimenten brachten de verrassende rol aan het licht van een tweede moleculaire motor bij het faciliteren van het vrachtoverdrachtsproces.

Wanneer een motor de overdrachtszone nadert, rekruteert deze een tweede motor met de tegenovergestelde polariteit. De gecombineerde krachten van beide motoren zorgen voor een stabielere bevestiging aan de lading, waardoor voortijdig loslaten wordt voorkomen. Deze gezamenlijke actie zorgt voor een soepele overdracht van vracht tussen motoren, waardoor efficiënt en betrouwbaar transport wordt gegarandeerd.

Deze baanbrekende ontdekking werpt nieuw licht op de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan intracellulair transport en biedt een raamwerk voor verder onderzoek op dit gebied. Het begrijpen van de complexiteit van vrachtoverdracht zal niet alleen onze kennis van cellulaire logistiek verdiepen, maar zou ook kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van therapeutische strategieën die zich richten op motorafhankelijke cellulaire processen in ziektecontexten.