Uusi eLife-lehdessä julkaistu Helsingin yliopiston tutkimus pureutuu stressisäikeiden muodostumisen ydinmekanismeihin ja paljastaa miten näitä ”minilihaksia” voidaan rakentaa solukorteksista, joka on tiheä aktiini-säikeistä koostuva verkosto solukalvon sisäpinnalla. Akatemiaprofessori Pekka Lappalaisen (Helsingin yliopiston Biotekniikan Instituutti) ja Helsingin yliopiston eläinlääketieteellisen tiedekunnan dosentti Sari Tojkanderin ryhmissä tehty tutkimus paljastaa miten myosiinipulssit, jotka oli aiemmin yhdistetty solujen muodonmuutoksiin yksilönkehityksen aikana, ohjaavat stressisäikeiden muodostumista solukorteksista. Tässä prosessissa NMII-myosiini, joka on lihasten supistumisesta vastuussa olevan myosiinin läheinen sukulainen, rekrytoidaan lyhytikäisenä pulssina solukalvolle. Myosiini-pulssi järjestää alun perin verkostomaisesti lomittuneet aktiini-säikeet yhdensuuntaisiksi kimpuiksi. Tämä käynnistää fokaaliadheesioiden muodostumisen aktiini-säiekimpun molempiin päihin, ja täten stressisäikeen muodostumisen solukorteksiin. Tästä syystä nämä rakenteet nimettiin kortikaalisiksi stressisäikeiksi.
– Oman tutkimusryhmämme ja ulkomaisten laboratorioiden tekemät aiemmat tutkimukset osoittivat, että stressisäikeitä voi syntyä solun etuosassa aktiini-säikeitä ja myosiinia sisältävistä esiasteista. Stressisäikeet hajoavat solun takaosassa solun liikkuessa eteenpäin. Nyt löysimme täysin uuden mekanismin, jonka avulla stressisäikeitä voidaan muodostaa paikallisesti soluissa, ja tarjoamme myös selityksen sille, miksi ’omituisia’ myosiinipulsseja esiintyy solukalvolla, Lappalainen kommentoi.
– Oli myös yllättävää havaita, että kortikaalisten stressisäikeiden muodostumista tapahtui erityisen useasti tuman alla. Tuma suojaa ja säilyttää solun perimää, ollen samalla myös suurin soluelin. On hyvin mahdollista, että kortikaaliset stressisäikeet suojaavat tumaa tai auttavat sen liikkumisessa solun mukana, lisää tutkimuksen päätekijä, tutkijatohtori Jaakko Lehtimäki.
Nämä uudet tutkimustulokset paljastavat oleellisen tekijän stressisäikeiden työkalupakista. Kolmiulotteisessa kudosympäristössä liikkuessaan solut ilmentävät harvoin stressisäikeiden esiasteita, joita tyypillisesti nähdään soluviljelymaljalla liikkuvissa soluissa. Tästä syystä stressisäikeiden syntyminen myosiini-pulssien avulla mahdollistaa näiden supistuvien rakenteiden muodostumisen myös soluissa, jotka liikkuvat luonnollisessa kudosympäristössään. Myosiinipulsseja on myös todettu monissa eri solu- ja kudostyypeissä, joten tämä mekanismi saattaa toimia yleisenä keinona paikalliseen voimantuotantoon elimistössämme.
Alkuperäinen julkaisu:
Lehtimäki JI, Rajakylä K, Tojkander S, Lappalainen P (2021). Generation of stress fibers through myosin-driven re-organization of the actin cortex. eLife Jan 28; 10:e60710 https://10.7554/eLife.60710
Tutkimusryhmän sivut
Actin-based molecular machines