Ny studie visar hur celler känner av sin omgivning
En ny studie av forskare vid Karolinska Institutet visar att den lokala aktiviteten av signalmolekylen Rac1 styr både igångsättning och tillbakadragande av mikroskopiska cellutskott i cykler. Cellen använder dessa cykler för att känna av sin omgivning, vilket bland annat påverkar cellens förmåga att förflytta sig. Förståelse av de cellulära och molekylära mekanismer som styr cellers förflyttningar kan hjälpa oss att utveckla bättre diagnostik och behandling av olika sjukdomar som t ex cancer.
För att känna av sin omgivning använder celler cykler där mikroskopiska cellutskott formas och dras tillbaka. Cellers förmåga att känna av sin omgivning är viktigt för bland annat näringsupptaget, men också för cellens förmåga att förflytta sig i en viss riktning. Cellens förmåga att förflytta sig är avgörande för embryoutveckling och vävnadsreparation, och även i många sjukdomstillstånd, såsom när cancerceller sprider sig (metastasering), samt vid inflammation och fibros. Genom att förstå de cellulära och molekylära mekanismer som styr cellens förflyttning kan vi utveckla bättre diagnostik och behandling av cancer och andra sjukdomar.
”Det är den lokala aktiviteten av signalmolekylen Rac1 som paradoxalt nog styr både igångsättningen och tillbakadragandet av de mikroskopiska cellutskotten genom att växla mellan ett aktivt och ett inaktivt tillstånd i olika delar av cykeln”, säger Professor Staffan Strömblad, som tillsammans med sin grupp vid Institutionen för biovetenskaper och näringslära, Karolinska Institutet, ansvarar för studien. ”Vi har också för första gången kunnat visa att Rac1 styr de mekaniska krafterna mellan cellen och dess fästyta”.
Genom att studera levande celler med högupplöst konfokalmikroskopi har de med hjälp av en fluorescent biosensor kunnat mäta Rac1:s aktivitet lokalt i cellerna över tid. Samtidigt har de mätt de dragkrafter som cellerna utövar på sina fästytor med så kallad ”traction force microscopy”. Med hjälp av en laser i mikroskopet har de också kunnat aktivera eller blockera Rac1:s aktivitet lokalt i cellerna genom att använda en så kallad optogenetisk probe. Därefter mättes effekterna lokalt i cellernas utskott över tid med hjälp av avancerad bildanalys och statistisk bearbetning.
Nästa steg för gruppen blir att på molekylär nivå kartlägga hur Rac1 kan styra både igångsättning och tillbakadragande av lokala cellutskott, samt hur Rac1 styr cellens kraftgenererande maskineri.