Nytt arbete från University of Warwick visar hur ett mikroskopiskt "järnvägssystem" i våra celler kan optimera sin struktur för att bättre passa kroppens behov.

Arbetet genomfördes av professor Robert Cross, chef för centrum för mekanokemisk cellbiologi vid Warwick Medical School och ledare för Cross-labbet.

Hans team baserat på Warwick Medical School har tittat på hur mikrotubuli "järnvägsspåren" inuti celler är byggda. Nästan varje cell i våra kroppar innehåller ett "järnvägsnät", ett system av små spår som kallas mikrotubuli som länkar samman viktiga destinationer inuti cellen. Professor Cross team fann att systemet med mikrotubuliskenor inuti celler kan justera sin egen stabilitet beroende på om det används eller inte.

Prof Cross sa:"Mikrotubuli-spåren på den cellulära järnvägen är nästan ofattbart små - bara 25 nanometer i diameter (en nanometer är en miljondels millimeter). Järnvägen är lika avgörande för en välskött cell som en fullstor järnväg är till ett välskött land. För celler och för länder är problemet i stort sett detsamma - hur driver man en bättre järnväg?"

"Tänk om spåren på en riktig järnväg kunde fråga sig, "är jag användbar?" Att få reda på, de skulle kolla hur ofta en järnvägsmotor passerade längs dem.

"Det visar sig att mikrotubuli-järnvägsspåren inuti celler kan göra exakt det - de kontrollerar om de är i kontakt med små järnvägsmotorer (kallade kinesins). Om de är, då förblir de stabilt på plats. Om de inte är det, de plockar isär sig själva. Vi tror att detta gör att sektionerna av mikrotubuliskenor kan återvinnas för att bygga nya och mer användbara skenor någon annanstans i cellen."

Pappret, "Kinesin expanderar och stabiliserar GDP-mikrotubulgittret" publicerad (12 mars 2018) i Naturens nanoteknik , visar att när kinesinjärnvägsmotorerna kommer i kontakt med sina mikrotubuliskenor, de ändrar subtilt sin struktur, ger en mycket liten förlängning som stabiliserar skenan.

Med hjälp av ett specialbyggt mikroskop, Warwick Open Source Microscope, forskarna som också är baserade vid Warwick Systems Biology Center och Mathematics Institute, University of Warwick, detekterade en 1,6% ökning av längden av mikrotubuli fästa till kinesiner, med en 200 gångers ökning under sin livstid.

Genom att avslöja hur mikrotubuli stabiliseras och destabiliseras, teamet hoppas kunna kasta nytt ljus över hur ett antal mänskliga sjukdomar fungerar (till exempel Alzheimers), som är kopplad till abnormiteter i mikrotubuli funktion. De hoppas också att deras arbete i slutändan kan leda till förbättrad cancerbehandling eftersom järnvägen är så viktig (till exempel för celldelning), eftersom dess mikrotubulispår är ett nyckelmål för cancerläkemedel som Taxol. Exakt hur Taxol stabiliserar mikrotubuli i celler förblir dåligt förstått.

Professor Cross tillade:"Vårt nya arbete visar att kinesinjärnvägsmotorerna stabiliserar mikrotubuli på ett Taxol-liknande sätt. Vi måste förstå så mycket vi kan om hur mikrotubuli kan stabiliseras och destabiliseras, att bana och belysa vägen till förbättrade terapier."