person klädd för träning

Svar på långvarigt mysterium om musklernas mekanismer – kan ge bättre läkemedel

Ny kunskap om musklernas allra minsta beståndsdelar, myosin och aktin, kan bidra till mer effektiva behandlingsmetoder mot hjärt- och muskelsjukdomar. Forskare vid Linnéuniversitetet har hittat svar på flera frågor som gäckat forskarvärlden i decennier, tillsammans med en forskargrupp från Kanada.

Frågan om vad som sker på molekylnivå inuti våra muskler när de aktiveras har sysselsatt forskare i flera decennier. I musklerna finns miljarder små proteiner kallade myosin och aktin. Var för sig är deras storlek endast en hundratusendedel av en millimeter.

Dessa mikroskopiska enheter skapar rörelseenergi genom att omvandla cellbränsle till bland annat fosfat. Men exakt hur detta går till har länge varit en omstridd fråga.

–När jag och några kollegor skrev en översiktsartikel 2015 på ämnet noterade vi att det verkar finnas nästa lika många hypoteser som det finns forskare, säger Alf Månsson professor i fysiologi vid Linnéuniversitetet.

Flera nya svar

Ny forskning från Linnéuniversitet ger flera svar om vad som sker på molekylnivå inuti musklerna när de aktiveras. Studien som nyligen presenterades i tidskriften Nature Communications är gjord tillsammans med en forskargrupp från McGill-universitetet i Montreal.

–Resultaten är av stor potentiell betydelse för att behandla allvarliga sjukdomar där myosin spelar en central roll. Detta gäller, förutom allvarliga sjukdomar i hjärta och kroppsmuskler, också spridning av cancerceller till nya tumörer och malariaparasiters invasion av mänskliga röda blodkroppar, säger Alf Månsson.

Mer specifikt har forskarna kartlagt hur fosfat, det ämne som bildas när musklerna aktiveras, beter sig när det frisätts från myosinet vid muskelsammandragningar. Fosfatet förflyttar sig på ett annorlunda sätt än vad man tidigare trott, och gör flera ”pauser” i och på myosinet.

För små för vanliga mikroskop

Med de nya upptäckterna kan forskarna förklara fenomen där tidigare modeller har gett motstridiga resultat. Detta är möjligt genom att kombinera beräkningsbaserad modellering i datorer med experimentella studier av enskilda myosinmolekyler i laboratoriemiljö.

–Dessa molekyler är så små att de inte går att se med vanliga optiska mikroskop. Men med hjälp av atomkraftsmikroskopi är det möjligt att avbilda en enskild myosinmolekyl i rörelse, säger Alf Månsson.

Mer effektiva läkemedel

Upptäckterna är av betydelse för utvecklingen av framtida läkemedel kopplade till hjärt- och muskelsjukdomar. Här har frågan om hur myosin beter sig blivit något av en nyckelfråga. Kunskap om hur myosinet fungerar i detalj gör det möjligt att anpassa läkemedlen till denna detaljfunktion så att de har rätt önskade effekter.

–Vi hoppas att våra fynd ska bana vägen för nya idéer i detta avseende samt ytterligare fintrimning av redan existerande läkemedel, säger Alf Månsson.

 

Läs mer:

Artikeln “Multistep orthophosphate release tunes actomyosin energy transduction” i tidskriften Nature Communications.

Linnéuniversitetet forskargrupp The molecular motor and bionano group (endast engelska).