Biochemici hebben een ontdekking gedaan die licht werpt op de moleculaire machinerie die ervoor zorgt dat sommige cellen, zoals immuuncellen of zelfs kwaadaardige kankercellen bij mensen, zich een weg banen door weefsels als organen, huid of botten.

Het werk, uitgevoerd in het laboratorium van de Universiteit van Oregon van Brad Nolen, een professor in de afdeling Scheikunde en Biochemie, werd beschreven in een krant in het nummer van 13 februari van de Proceedings van de National Academy of Sciences .

De onderzoekers onderzochten een vezelachtig touwachtig eiwit in cellen genaamd actine, die groeit en vertakt zoals ledematen aan bomen doen. Wanneer actinetakken groeien, ze duwen op het celmembraan en creëren armachtige uitsteeksels. Deze armen kunnen een immuuncel naar voren trekken, waardoor het buitenlandse indringers kan achtervolgen en zich eromheen kan wikkelen en slikken.

Nolen en collega's keken naar het actine-gerelateerde complex, Arp2/3, een grote verzameling eiwitten die nodig is om actine te vertakken. Wanneer Arp2/3 op actine gaat zitten, bevordert het de vorming van een nieuwe vertakking op die plaats.

Dit Arp2/3-complex is van cruciaal belang voor de celmotiliteit - het vermogen om te bewegen en talloze taken uit te voeren - en voor het initialiseren van de constructie van een netwerk van filamenten dat bekend staat als het actine-cytoskelet dat structurele ondersteuning biedt aan cellen.

De onderzoekers identificeerden twee locaties op Arp2/3 waar een activator-eiwit het raakt. Dit activator-eiwit bevindt zich in het membraan en kan voelen wanneer de cel een vreemd middel moet kruipen of opslokken. Het activeert vervolgens de vertakkingsreactie in de cel door Arp2/3 aan te raken.

Om de precieze locaties te vinden waar het activator-eiwit Arp2/3 ontmoet, het onderzoeksteam haalde Arp2/3 en het activator-eiwit uit cellen, mengde ze door elkaar, en gebruikte een speciale methode die de twee eiwitten chemisch markeert op de plaatsen waar ze elkaar raakten. In samenwerking met onderzoekers van de Universiteit van Washington, het team richtte zich op de locatie van die markeringen met behulp van een techniek die massaspectrometrie wordt genoemd.

"Wat we ontdekten was opwindend, want precies weten hoe het activator-eiwit bindt aan het Arp2/3-complex, is de eerste stap om te begrijpen hoe het zijn vertakkingsactiviteit aanzet, ' zei Nolen.

Begrijpen hoe deze vertakkingsactiviteit in kwaadaardige cellen wordt aangezet, zou van toepassing kunnen zijn bij de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen om kanker te bestrijden, aldus de onderzoekers. In sommige ziektetoestanden, waaronder virale infecties zoals hiv en kanker, cellen kunnen de controle over hun actine-cytoskelet verliezen.

Bijvoorbeeld, Nolen zei, een medicijn dat de plaats op Arp2/3 blokkeert waar het activator-eiwit aanraakt, zou actinevertakking voorkomen. Dat zou kunnen voorkomen dat tumorcellen kruipen, of metastaseren.

Farmaceutische bedrijven gebruikten vergelijkbare benaderingen om paclitaxel te ontwikkelen, een kankermedicijn dat zich richt op een ander filamentvormend eiwit dat tubuline wordt genoemd. Nolen en zijn collega's zeiden dat hun bevindingen uiteindelijk zouden kunnen leiden tot nieuwe mogelijkheden om de menselijke gezondheid te verbeteren door het arsenaal aan ziektebestrijdende medicijnen uit te breiden.