세포가 핵 아래에 '미니 근육'을 만드는 메커니즘
연구자들은 세포가 핵 아래에 '미니 근육'을 만드는 메커니즘을 확인했습니다.
데이트:
2021 년 3 월 2 일
출처:
헬싱키 대학교
요약:
연구는 골격근의 수축을 담당하는 운동 단백질 미오신이 비 근육 세포에서도 어떻게 기능하여 세포막의 안쪽면에 수축 구조를 형성하는지 밝혀 냈습니다. 스트레스 섬유로도 알려진 이러한 '미니 근육'이 세포에서 기존의 액틴 필라멘트 네트워크의 미오신 기반 재구성을 통해 자발적으로 나타나는 것은 이번이 처음입니다.
헬싱키 대학의 연구 그룹은 골격근의 수축을 담당하는 운동 단백질 미오신이 비 근육 세포에서도 어떻게 기능하여 세포막의 안쪽면에 수축 구조를 형성하는지 밝혀 냈습니다. 스트레스 섬유로도 알려진 이러한 '미니 근육'이 세포에서 기존의 액틴 필라멘트 네트워크의 미오신 기반 재구성을 통해 자발적으로 나타나는 것은 이번이 처음입니다. 세포에서 이러한 '미니 근육'의 조립 결함은 인간에게 여러 장애를 일으키고 가장 심각한 경우에는 암 진행으로 이어집니다.
eLife에 발표 된 새로운 연구, 스트레스 섬유 조립의 핵심 메커니즘을 조사하고 스트레스 섬유가 세포 피질에 직접 구축 될 수있는 방법을 보여줍니다. 세포막 내부 표면에있는 액틴 필라멘트의 특수 네트워크입니다. HiLIFE 생명 공학 연구소의 아카데미 교수 Pekka Lappalainen과 헬싱키 대학 수의학 학부의 Docent Sari Tojkander 그룹에서 수행 된이 연구는 이전에 상피 조직의 모양 변화와 연결되었던 미오신 펄스를 발견했습니다. 동물 발달 동안, 세포 피질에서 스트레스 섬유의 템플릿 집합을 만들 수 있습니다. 이 과정에서 근육 수축을 담당하는 단백질과 가까운 친척 인 비 근육 미오신 II가 국소 적으로 그리고 일시적으로 피질에 동원됩니다. 처음에는 메쉬와 같은 액틴 필라멘트 네트워크를 평행 한 막대와 같은 구조로 구성합니다. 이 구조는 actomyosin 번들의 양쪽 끝에서 초점 유착의 성장과 성숙에 관여하여 최종적으로 세포 피질에 스트레스 섬유를 생성합니다.
"헬싱키 대학의 우리 그룹과 해외 다른 실험실의 이전 연구에 따르면 응력 섬유는 작은 액틴 및 미오신 함유 전구체 구조에서 세포 전면에서 발생할 수 있으며 응력 섬유는 세포의 뒤쪽에서 분해됩니다. 이제 우리는 스트레스 섬유가 세포에서 형성 될 수있는 완전히 새로운 메커니즘을 밝히고 왜 '신비한'미오신 펄스가 세포 피질에서 발생하는지에 대한 설명을 제공합니다. "라고 Lappalainen은 설명합니다.
"흥미롭게도 우리는 이러한 유형의 스트레스 섬유 생성이 모든 유전 정보를 저장하고 우리 세포에서 가장 큰 소기관 인 핵 아래에서 가장 두드러진다는 사실을 관찰했습니다. 피질 스트레스 섬유가 핵을 보호하거나 핵의 움직임을 돕는 것일 수 있습니다. 이 연구의 주 저자 인 Jaakko Lehtimaki 박사는 추가합니다.
새로운 발견은 응력 섬유 도구 상자에 중요한 새 기능을 제공합니다. 3 차원 조직 환경의 세포는 세포 배양 접시에서 이동하는 세포에서 일반적으로 볼 수있는 스트레스 섬유 전구체를 거의 표시하지 않습니다. 따라서 미오신 펄스 매개 조립 공정은 다양한 환경에서 이동하는 세포에서 수축 구조의 조립을 가능하게합니다. 미오신 펄스는 다양한 세포 및 조직 유형에서 목격 되었기 때문에 이것은 비 근육 조직에서 국소 적 힘 생성을위한 보편적 인 메커니즘으로 작용할 수 있습니다.
미오신과 액틴 단백질의 역할
우리 근육의 가장 풍부한 구성 요소는 미오신 운동 단백질과 단백질 액틴으로 조립 된 막대 모양의 필라멘트입니다. 액틴 필라멘트를 따라 미오신 운동 단백질의 조정 된 '크롤링'은 근육 수축을위한 힘을 생성하는 주요 메커니즘입니다. 그러나 이러한 미오신 기반의 힘 생성은 우리 몸의 다른 조직에있는 세포도 유사한 수축 구조를 가지고 있기 때문에 근육에 국한되지 않습니다. 스트레스 섬유라고 불리는 이러한 비 근육 세포의 '미니 근육'은 근육의 수축 단위와 동일한 중심 역할 (액틴 및 미오신)으로 구성됩니다.
우리 몸에서 골격근은 힘줄을 통해 뼈에 부착되는 반면, 초점 부착이라는 특수 부착 구조는 스트레스 섬유를 세포 주변에 연결합니다. 이것은 스트레스 섬유가 세포와 그 환경 사이의 힘을 감지하고 방출 할 수있게합니다. 스트레스 섬유는 세포의 주요 힘에 민감한 구조 일뿐만 아니라 적절한 분화, 즉 신체의 여러 작업에 대한 세포의 전문화에 중요합니다. 또한 세포가 어려운 3 차원 조직 환경에서 이동할 때 핵을 보호합니다. 결과적으로, 세포에서 스트레스 섬유 조립의 결함은 죽상 경화증, 신경 병증 및 암 진행과 같은 여러 장애에 기여합니다.