I celler i hela kroppen finns cytoskelettfilament som ger cellen dess form, underlättar cellrörelser och ger mekaniskt stöd. De fungerar ungefär som stålstängerna som används i konstruktionen, och bildar ramar som bibehåller en cells form och hjälper till med rörelse.

I åratal har forskare försökt förstå hur molekylära motorer, som "driver" filamenten, kan flytta den cellulära lasten längs cytoskelettet. Organisationen och regleringen av dessa filamentösa strukturer i sig har emellertid inte förståtts väl.

Forskare vid National Institute of Child Health and Human Development (NICHD), en del av National Institutes of Health, och deras medarbetare upptäckte att cytoskelettet inte är en statisk, orörlig struktur, som man trodde allmänt. Istället genomgår cytoskelettet dynamiska förändringar som gör att cellen kan anpassa sig till sin ständigt föränderliga miljö. Forskarna upptäckte också att ett komplex av molekyler som kallas actomyosin cortex (AC) initierar de mekaniska förändringarna som driver omarrangemang av cytoskelett och cellrörelser.

"Cytoskelettfilament genomgår dynamiska förändringar, drivna av AC, som kontrollerar cellform, rörelse och delning", säger huvudforskaren Dr Franck Perez. "Denna upptäckt förändrar det traditionella sättet som forskare har sett på cytoskelettet och har implikationer för att förstå cellmigration och hur cytoskelettet bidrar till mänskliga sjukdomar."

Forskargruppen använde den senaste avbildningen för att undersöka levande, tredimensionella zebrafiskembryon för att avslöja cytoskelettets dynamiska natur och AC:s funktion. Forskarna rapporterar sina fynd i tidskriften Developmental Cell.

NICHD-teamet valde att undersöka cytoskelettet hos zebrafiskembryon eftersom cellerna genomgår snabba och omfattande rörelser under utvecklingen. De fokuserade på AC, ett nätverk av buntade aktinfilament och myosinmotorproteiner som ligger under cellmembranet. AC drar ihop sig för att mekaniskt driva cellformförändringar. Med hjälp av avancerade mikroskopitekniker avbildade teamet zebrafiskembryon som uttrycker genetiskt kodade fluorescerande taggar som specifikt binder till AC.

Teamet fann att cytoskelettet och AC är sammankopplade och fungerar som ett "enhetat cytoskelett." AC:n kontrollerar cellspänning, vilket driver omorganisering av cytoskelett och cellrörelse. Dessa fynd ger ett nytt ramverk för att förstå hur celler uppnår riktade rörelser och genomgår formförändringar.

"Cytoskelettet är inte bara ansvarigt för cellrörelser, utan driver också rörelser på vävnadsnivå och organutveckling under embryogenes", säger Dr. Perez. "Dysreglerad cytoskelettdynamik bidrar till neuroutvecklingssjukdomar, såväl som cancer och andra mänskliga störningar, vilket understryker de potentiella kliniska implikationerna av våra fynd."