Vatten driver cellers rörelser
Vatten ger liv. Nu visar forskare vid Linköpings universitet att också cellerna i vår kropp drivs framåt med vattenkraft – en upptäckt som på sikt öppnar för en ny strategi för cancerterapi.
Att cellerna kan förflytta sig och ändra form har betydelse i många biologiska processer. Vita blodkroppar samlas till oroshärdar som infektioner och inflammationer. Stamceller i embryot vandrar åt olika håll för att bilda kroppens organ. En oönskad rörelse är tumörcellernas vandring som leder till cancermetastaser.
Cellerna har en tydlig fram- och bakdel och rör sig genom att ett tunt, brett membranutskott skjuts ut i fronten medan resten av cellen följer efter. Från utskottet kan också små fingerlika så kallade filopodier sticka ut, troligen ett slags cellulära antenner som pejlar den kemiska omgivningen, till exempel utsöndringar från bakterier.
Men vilken är drivkraften bakom denna rörelseförmåga? Vatten, svarar forskarlaget i Linköping som för fram sin hypotes i den vetenskapliga tidskriften PLOS One.
För att en cell ska kunna dra iväg krävs ett komplicerat samspel mellan det omslutande cellmembranet och cellskelettet på insidan. En av de viktigaste komponenterna är proteinet aktin, som har förmågan att bilda dynamiska fibrer som kan växa i ena änden och kortas av i den andra. Enligt den rådande uppfattningen kan de på detta sätt trycka membranet utåt och bilda utskotten. Men LiU-forskarna har genom experiment och modellering fått en annan bild av mekanismen.
– Vi har tittat på hur cellen bildar de membranutskott som krävs för att de ska kunna röra sig. Vi har visat att vattenflödet ur och in i cellerna genom vattenkanaler, akvaporiner, i cellmembranet är viktigt, säger Thommie Karlsson, forskare i medicinsk mikrobiologi och försteförfattare till artikeln.
För att studera processen har han och hans kolleger använt levande celler som uttryckt det ”lysande” proteinet GFP, kopplat till akvaporinet AQP9. Det visade sig att denna vattenkanal ökade de vita blodkropparnas rörelseförmåga, och även ansamlades i cellmembranet där det främjade bildandet av utskott.
I modeller som utvecklades med dessa resultat som grund flödar vatten genom AQP9 in i cellen, där det skapar ett ökat tryck mellan cellmembranet och cellskelettet. Då bildas ett utskott som sedan stagas upp av aktinfibrer.
– Det är ett fundamentalt nytt sätt att se på cellrörelser. Våra forskarkolleger kommer att försöka motbevisa våra resultat, säger Karl-Eric Magnusson, professor och huvudansvarig för studien.
Upptäckten där akvaporinerna har en avgörande roll öppnar för en ny strategi för att stoppa en metastaserande cancertumör. Det finns 13 olika typer av akvaporiner som reagerar på olika faktorer. Genom att stänga av en eller flera med en hämmande substans skulle man kunna påverka rörligheten hos tumörcellerna och på så vis hindra deras spridning i kroppen.
Läs publikationen här: Fluxes of Water through Aquaporin 9 Weaken Membrane-Cytoskeleton Anchorage and Promote Formation of Membrane Protrusions.
