I celler i hela våra kroppar ger omfattande nätverk av strukturella filament, kallade cytoskelettet, viktigt stöd och form. Dessa nätverk är mycket dynamiska och genomgår kontinuerlig tillväxt och demontering för att möjliggöra cellulära funktioner som rörelse, division och lasttransport. Hur celler exakt kontrollerar tillväxten av deras cytoskelettfilament har dock förståtts ofullständigt.

I en ny studie publicerad i tidskriften "Nature Cell Biology" ger forskare från Max Planck Institute for Biology of Aging och University of Cologne betydande insikter i denna grundläggande cellulära process. Med hjälp av toppmodern mikroskopi och biokemiska tekniker, upptäckte teamet en nyckelmolekylär mekanism som styr den riktade tillväxten av mikrotubuli, en av de viktigaste cytoskeletala filamenten.

Forskarna fokuserade på ett proteinkomplex känt som γ-tubulinringkomplexet (γ-TuRC), som spelar en avgörande roll i mikrotubulus kärnbildning och tillväxt. Genom att exakt manipulera komponenterna i γ-TuRC och observera de resulterande effekterna i levande celler, avslöjade de hur detta molekylära maskineri är organiserat och reglerat.

Deras resultat visade att γ-TuRC-komplexet är organiserat på ett mycket strukturerat sätt, med specifika subenheter placerade för att exakt styra tillväxten av mikrotubuli. Dessutom identifierade de en tidigare okänd regleringsmekanism som involverar post-translationell modifiering av γ-tubulin, som kontrollerar mikrotubulus kärnbildning och tillväxtdynamik.

"Denna studie ger en fundamentalt ny förståelse för hur celler kontrollerar tillväxten av sina mikrotubuli", säger Dr Jan Brugués, gruppledare vid Max Planck Institute for Biology of Aging och University of Cologne. "Våra fynd belyser inte bara de invecklade mekanismerna som styr cytoskelettdynamiken utan har också implikationer för att förstå cellulära processer och sjukdomar där mikrotubuli spelar en avgörande roll."

Mikrotubuli är involverade i olika cellulära funktioner utöver strukturellt stöd, inklusive celldelning, organelltransport och cellmigration. Dysregulation av mikrotubulus dynamik är associerad med flera sjukdomar, såsom cancer, neurodegenerativa störningar och ciliopatier. Därför kan insikterna från denna studie ha potentiella implikationer för utvecklingen av nya terapeutiska strategier.

"Vi hoppas att vårt arbete kommer att inspirera framtida forskning för att ytterligare belysa de molekylära mekanismerna som styr cytoskelettdynamiken och deras betydelse för hälsa och sjukdom", tillägger Brugués.