Biokemister har gjort en upptäckt som kastar ljus över det molekylära maskineriet som tillåter vissa celler, såsom immunceller eller till och med maligna cancerceller hos människor, att vicka sig igenom vävnader som organ, hud eller ben.

Arbetet, genomförd i University of Oregons laboratorium av Brad Nolen, professor vid institutionen för kemi och biokemi, beskrevs i en tidning i numret 13 februari av Proceedings of the National Academy of Sciences .

Forskarna undersökte ett fibröst repliknande protein i celler som kallas aktin, som växer och förgrenar sig som lemmar på träd gör. När aktingrenar växer, de trycker på cellmembranet och skapar armliknande utsprång. Dessa armar kan dra en immuncell framåt, låter den jaga utländska inkräktare och linda runt och svälja dem.

Nolen och kollegor tittade på det aktinrelaterade komplexet, Arp2/3, en stor samling proteiner som krävs för att aktin ska förgrena sig. När Arp2/3 sätter sig på aktin främjar det en ny gren att bildas på den platsen.

Detta Arp2/3-komplex är avgörande för cellmotilitet - förmågan att röra sig och utföra otaliga uppgifter - och för att initiera konstruktionen av ett nätverk av filament som kallas aktincytoskelettet som ger strukturellt stöd för celler.

Forskarna identifierade två platser på Arp2/3 där ett aktivatorprotein vidrör det. Detta aktivatorprotein finns i membranet och kan känna av när cellen behöver krypa eller uppsluka ett främmande ämne. Den utlöser sedan förgreningssvaret inuti cellen genom att röra Arp2/3.

För att hitta de exakta platserna där aktivatorproteinet möter Arp2/3, forskargruppen extraherade Arp2/3 och aktivatorproteinet från celler, blandade ihop dem, och använde en speciell metod som kemiskt markerar de två proteinerna på de platser där de berördes. I samarbete med forskare vid University of Washington, teamet nollställde platsen för dessa märken med en teknik som kallas masspektrometri.

"Det vi upptäckte var spännande eftersom att veta exakt hur aktivatorproteinet binder till Arp2/3-komplexet är det första steget i att förstå hur det aktiverar sin förgrening, sa Nolen.

Att förstå hur denna förgreningsaktivitet aktiveras i maligna celler kan vara tillämpbar i utvecklingen av nya läkemedel för att rikta cancer, sa forskarna. I vissa sjukdomstillstånd, inklusive virusinfektioner som HIV och cancer, celler kan förlora kontrollen över sitt aktincytoskelett.

Till exempel, Nolen sa, ett läkemedel som blockerar platsen på Arp2/3 där aktivatorproteinet berör skulle förhindra aktinförgrening. Det kan stoppa tumörceller från att krypa, eller metastaserande.

Läkemedelsföretag använde liknande metoder för att utveckla paklitaxel, ett cancerläkemedel som riktar sig mot ett annat filamentbildande protein som kallas tubulin. Nolen och hans kollegor sa att deras resultat så småningom kan leda till nya möjligheter att förbättra människors hälsa genom att utöka arsenalen av sjukdomsbekämpande läkemedel.