Nieuw werk van de Universiteit van Warwick laat zien hoe een microscopisch 'spoorwegsysteem' in onze cellen zijn structuur kan optimaliseren om beter te voldoen aan de behoeften van het lichaam.

Het werk werd uitgevoerd door professor Robert Cross, directeur van het centrum voor mechanochemische celbiologie aan de Warwick Medical School en leider van het Cross-lab.

Zijn team aan de Warwick Medical School heeft gekeken naar hoe de 'spoorbanen' van microtubuli in cellen worden gebouwd. Bijna elke cel in ons lichaam bevat een 'spoor'-netwerk, een systeem van kleine sporen, microtubuli genaamd, die belangrijke bestemmingen in de cel met elkaar verbinden. Het team van Professor Cross ontdekte dat het systeem van microtubuli-rails in cellen zijn eigen stabiliteit kan aanpassen, afhankelijk van of het wordt gebruikt of niet.

Prof Cross zei:"De sporen van de microtubuli van de cellulaire spoorweg zijn bijna onvoorstelbaar klein - slechts 25 nanometer in doorsnee (een nanometer is een miljoenste van een millimeter). De spoorweg is net zo cruciaal voor een goed beheerde cel als een volledige spoorweg is naar een goed beheerd land. Voor cellen en voor landen is het probleem vrijwel hetzelfde - hoe beheer je een betere spoorweg?"

"Stel je voor dat de sporen van een echte spoorweg zichzelf zouden kunnen afvragen, 'ben ik nuttig?' Er achter komen, ze controleerden hoe vaak een locomotief langs hen kwam.

"Het blijkt dat de microtubuli-spoorbanen in cellen precies dat kunnen doen - ze controleren of ze al dan niet in contact zijn met kleine treinmotoren (kinesins genaamd). Als dat zo is, dan blijven ze stabiel op hun plaats. Als ze dat niet zijn, ze demonteren zichzelf. We denken dat dit het mogelijk maakt om de delen van de microtubuli-rail te recyclen om nieuwe en nuttigere rails elders in de cel te bouwen."

De krant, 'Kinesin breidt en stabiliseert het GDP-microtubuli-rooster' gepubliceerd (12 maart 2018) in Natuur Nanotechnologie , laat zien dat wanneer de kinesin-treinmotoren in contact komen met hun microtubuli-rails, ze veranderen subtiel hun structuur, het produceren van een zeer lichte verlenging die de rail stabiliseert.

Met behulp van een op maat gemaakte microscoop, de Warwick Open Source-microscoop, de onderzoekers die ook zijn gevestigd in Warwick Systems Biology Center en Mathematics Institute, Universiteit van Warwick, detecteerde een toename van 1,6% in de lengte van microtubuli die aan kinesines waren bevestigd, met een toename van 200 keer in hun leven.

Door te onthullen hoe microtubuli worden gestabiliseerd en gedestabiliseerd, het team hoopt nieuw licht te werpen op de werking van een aantal menselijke ziekten (bijvoorbeeld de ziekte van Alzheimer), die verband houdt met afwijkingen in de functie van microtubuli. Ze hebben ook goede hoop dat hun werk uiteindelijk kan leiden tot betere kankertherapie omdat de spoorlijn zo belangrijk is (bijvoorbeeld voor celdeling), omdat de sporen van microtubuli een belangrijk doelwit zijn voor kankermedicijnen zoals Taxol. Hoe Taxol microtubuli in cellen precies stabiliseert, blijft slecht begrepen.

Professor Cross voegde toe:"Ons nieuwe werk laat zien dat de kinesine-spoormotoren microtubuli op een Taxol-achtige manier stabiliseren. We moeten zoveel mogelijk begrijpen over hoe microtubuli kunnen worden gestabiliseerd en gedestabiliseerd, om de weg naar verbeterde therapieën te effenen en te verlichten."