Een team van ingenieurs van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) heeft ontdekt hoe kleine eiwitten in cellen de kracht genereren die nodig is om te lopen. De bevinding zou kunnen leiden tot nieuwe manieren om ziekten te behandelen die de celbeweging beïnvloeden, zoals kanker en immuunstoornissen.

De eiwitten, myosinen genoemd, zijn motoreiwitten die chemische energie omzetten in mechanische energie. Ze doen dit door zich te binden aan actinefilamenten, dit zijn lange, dunne vezels die het cytoskelet van cellen vormen. Wanneer myosinen aan actine binden, ondergaan ze een conformationele verandering waardoor ze het actinefilament naar zich toe trekken. Dit genereert de kracht waardoor cellen kunnen bewegen.

Het MIT-team, onder leiding van hoogleraar werktuigbouwkunde James Spudich, gebruikte een combinatie van experimentele en computationele technieken om te bestuderen hoe myosines kracht genereren. Ze ontdekten dat de kracht wordt gegenereerd door een klein, positief geladen gebied van de myosinekop. Dit gebied interageert met negatief geladen resten op het actinefilament, waardoor een elektrostatische aantrekkingskracht ontstaat die het actinefilament naar de myosine trekt.

Het team ontdekte ook dat de kracht die door myosinen wordt gegenereerd, wordt gereguleerd door een klein eiwit genaamd calmodulin. Calmoduline bindt zich aan myosine en verandert de conformatie ervan, wat de sterkte van de elektrostatische interactie tussen myosine en actine beïnvloedt. Hierdoor kunnen cellen de kracht controleren die door myosines wordt gegenereerd en hun beweging verfijnen.

De bevindingen van het MIT-team zouden kunnen leiden tot nieuwe manieren om ziekten te behandelen die de celbeweging beïnvloeden. Geneesmiddelen die zich richten op de elektrostatische interactie tussen myosine en actine kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om de celbeweging in kankercellen of immuuncellen die gezond weefsel aanvallen, te remmen. Omgekeerd zouden geneesmiddelen die de elektrostatische interactie tussen myosine en actine versterken, kunnen worden gebruikt om de celbeweging te verbeteren bij ziekten zoals spierdystrofie.

"Onze bevindingen bieden een nieuw inzicht in hoe myosines kracht genereren", zegt Spudich. "Deze kennis zou kunnen leiden tot nieuwe behandelingen voor een verscheidenheid aan ziekten die de celbeweging beïnvloeden."

De bevindingen van het team werden gepubliceerd in het tijdschrift Nature Structural &Molecular Biology.