actin myohead combined flex longer

Ett steg närmare biologiska datorer och nyskapande medicinsk diagnostik

Ny studie lär oss mer om hur celler rör sig och jämnar därmed vägen för både biologiska datorer och nyskapande medicinsk diagnostik. Studiens resultat presenteras i den högt ansedda vetenskapliga tidskriften, Biophysical Journal.

– Proteiner är komponenter i våra kroppar som är ca 10 nm stora (1/100 000 mm) och som fungerar både som minirobotar och kemiska fabriker som tillverkar saker. De utgör också strukturen som gör att kroppen och cellerna håller ihop, säger Alf Månsson, professor i Fysiologi, kommunicerande författare; har designat och handlett studien.

Proteinerna myosin och aktin orsakar sammandragningen av hjärta och skelettmuskler, som vi använder för att röra oss, andas med mera, och ger alla andra celltyper möjlighet till rörelse. Exempelvis utnyttjas detta av nervceller när nervsystemet utvecklas eller när vi lär oss något, samt av cancerceller när de sprider sig vid metastasering. Myosin-molekylerna tar då tag i aktintrådar och "drar" i dessa. Detta kan liknas vid repdragning där "lag" med miljontals myosin-molekyler använder sina 20 nm långa "armar" för att dra i nästan lika många aktintrådar som då fungerar som 10 nm tjocka "rep". Enligt det vanliga synsättet så är myosinmolekylerna aktiva i processen och ändrar form mycket likt just våra armar medan aktintrådarna är passiva och oföränderliga likt rep.

I sin aktuella studie presenterar de sex författarna resultat, som starkt motsäger bilden av aktintrådarna som statiska, som de målats upp ovan. Detta är ett mycket viktigt resultat med tanke på den centrala betydelsen av aktin och myosin i alla möjliga kroppsfunktioner. Resultatet öppnar för bättre förståelse av sjukdomar och åldersförändringar i muskel och hjärta såväl som i nervsystemet, något som i sin tur har betydelse för utveckling av läkemedel. Dessutom kan resultaten ha betydelse för att vi ska förstå andra fenomen som involverar rörelse av celler, exempelvis spridning av cancer.

Förutom de biologiska och medicinska kopplingarna har fynden betydelse inom till synes orelaterade områden nämligen medicinsk diagnostik och avancerade matematiska beräkningar. Inom diagnostik har vi tidigare visat (exv. Länk 2, Länk 3) att myosinmolekyler som isolerats från muskel och fästs på nanometer-breda spår på ett chip kan flytta aktintrådar som fångat upp sjukdomsmarkörer (speciella proteiner). Dessa kan därmed transporteras från ett blodprov till en sensor med ökad känslighet hos testet som följd. I en annan studie (Länk 4) visades nyligen att aktintrådar som drivs fram av myosinmolekyler på nanospår kan söka igenom en labyrint och därmed lösa svåra matematiska problem enligt en helt ny princip. Både vad avser dessa tillämpningar och de inom medicinsk diagnostik är det viktigt med kännedom om hur böjliga aktintrådarna är under olika förhållanden.

– Den aktuella studien ger viktig ny kunskap om detta och jämnar på så sätt vägen för både biologiska datorer och nyskapande medicinsk diagnostik, säger Alf Månsson.

Studien stöds av EU FP7 (Future and emerging technology (FET)-programmet; projekt 613044; ABACUS), Vetenskapsrådet (projekt 2015-05290) och Carl Tryggers Stiftelse. Författarna var vid tiden för studien verksamma vid Linnéuniversitetet men representerar 5 länder med nuvarande och tidigare kopplingar; Sverige, Kanada, Bangladesh, Indien och Japan.

Mer information

Läs hela artikeln i Biophysical Journal

http://authors.elsevier.com/sd/article/S0006349516307470

Analyst

http://pubs.rsc.org.proxy.lnu.se/en/Content/ArticleLanding/2016/AN/C5AN02377G#!divAbstract

Biosensors and Bioelectronics

http://www.sciencedirect.com.proxy.lnu.se/science/article/pii/S0956566313002418

PNAS

http://www.pnas.org.proxy.lnu.se/content/113/10/2591.long

Kontaktinformation

Alf Månsson, 070 - 886 62 43
Jonas Tenje, pressansvarig, 070 - 308 40 75