Een vandaag gepubliceerde studie biedt een nieuw begrip van de complexe cellulaire machinerie die dierlijke en schimmelcellen gebruiken om normale celdeling te verzekeren, en wetenschappers zeggen dat het op een dag zou kunnen leiden tot nieuwe behandelingsbenaderingen voor bepaalde soorten kanker.

Het onderzoek bracht een totaal onverwacht gedrag aan het licht met betrekking tot een 'motor'-eiwit dat functioneert als chromosomen die tijdens celdeling worden gescheiden. De bevindingen zijn gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Het werk werd geleid door Weihong Qiu, een assistent-professor natuurkunde aan het College of Science aan de Oregon State University, in samenwerking met onderzoekers van de Henan University in China en de Uniformed Services University of the Health Sciences in Maryland.

Motoreiwitten zijn kleine moleculaire machines die chemische energie omzetten in mechanisch werk. Het zijn de miniatuur "voertuigen" van een cel, en bewegen op een netwerk van sporen dat gewoonlijk het cytoskelet wordt genoemd. Ze pendelen cellulaire ladingen tussen locaties en genereren krachten om chromosomen te positioneren. Maar ondanks intensieve onderzoeksinspanningen gedurende vele jaren, mechanismen die ten grondslag liggen aan de acties van veel motoreiwitten zijn nog steeds onduidelijk.

In dit onderzoek, onderzoekers richtten zich op een bepaald motoreiwit, genaamd KlpA, en gebruikte een hooggevoelige lichtmicroscopiemethode om de beweging van individuele KlpA-moleculen op het cytoskeletspoor direct te volgen. Ze ontdekten dat KlpA in tegengestelde richtingen kan bewegen - een ongebruikelijke bevinding. Er wordt gedacht dat KlpA-achtige motoreiwitten uitsluitend eenrichtingsverkeer zijn.

De onderzoekers ontdekten ook dat KlpA een tandwielachtig onderdeel bevat waarmee het van bewegingsrichting kan veranderen. Hierdoor kan het zich naar verschillende regio's in de cel lokaliseren, zodat het ervoor kan zorgen dat chromosomen goed worden verdeeld voor normale celdeling.

"Vroeger, Men dacht dat KlpA-achtige motoreiwitten grotendeels overbodig waren, en als gevolg daarvan zijn ze niet veel bestudeerd, ' zei Qi.

"Het wordt duidelijk dat KlpA-achtige motoren bij mensen cruciaal zijn voor de proliferatie en overleving van kankercellen. Onze resultaten helpen om andere KlpA-achtige motoreiwitten beter te begrijpen, waaronder die van mensen, wat uiteindelijk zou kunnen leiden tot nieuwe benaderingen voor de behandeling van kanker."

Qiu en collega's zeggen enthousiast te zijn over hun toekomstige onderzoek, die het ontwerpprincipe op atomair niveau kan blootleggen waardoor KlpA in tegengestelde richtingen kan bewegen. En misschien zijn er nog andere toepassingen.

"KlpA is een fascinerend motoreiwit omdat het de eerste in zijn soort is die bidirectionele beweging demonstreert, " zei Qiu. "Het biedt ons een gouden kans om van Moeder Natuur de regels te leren die we kunnen gebruiken om op motoreiwit gebaseerde transportapparaten te ontwerpen. Hopelijk in de nabije toekomst, we zouden op een motoreiwit gebaseerde robotica voor medicijnafgifte op een meer precieze en controleerbare manier kunnen ontwikkelen."