23948sdkhjf

Optisk pincett mäter molekylär muskel

| Av Redaktionen Kemivärlden Biotech med Kemisk Tidskrift | Tipsa redaktionen

Forskare vid Münchens tekniska universitet (TUM) har lyckats mäta kraften mellan proteinerna titin och α-actinin som stabiliserar muskeln.

Hjärtat slår hela livet. I varje slag kontraherar och extraherar hjärtmuskeln. Hur det kan fungera en hel livstid är fortfarande till stora delar ett mysterium.

Nu har forskare vid Münchens tekniska universitet (TUM) har lyckats mäta kraften mellan proteinerna titin och α-actinin som stabiliserar muskeln.

Människokroppen är en ständigt pågående byggarbetsplats: proteiner tas isär och ersätts med nya hela tiden men det påverkar inte kroppens funktionalitet. Hjärtat fortsätter att slå, respirationen upphör inte och vi kan lita på våra ögon och öron dygnet runt.

Hur kroppen klarar att hålla ihop proteintrådar i musklerna även när enskilda byggstenar byts ut har engagerat biokemisten Matthias Rief i många år.

"Det måste finnas krafter som stabiliserar de enskilda kedjorna, filamenten. Annars skulle musklerna falla isär. Men tills nu har ingen hittat källan till dessa krafter", förklarar chefen för avdelningen för biofysik vid TUM i ett pressmeddelande. Matthias Rief och hans forskargrupp har nu dechiffrerat hemligheten bakom muskelkohesion.

Det visar sig att två proteiner är ansvariga för att muskler kan expandera utan att falla isär. Det ena är titin, det längsta proteinet i kroppen. Det andra är α-actinin som fäster titin till muskelvävnaden.

TUM-forskarna har studerat interaktionerna mellan proteinerna med hjälp av ett specialbyggd instrument: Den "optiska pincetten" fyller ett 20 kvadratmeter stort rum i institutets källare med laserkälla, optik, kameror och mätapparatur. Hjärtat av instrumentet är en mätkammare fylld med en vätska och mikrometerstora glaskulor. Titin- och α-actininmolekylerna sitter på ytan av glaskulorna som hålls fast av parade laserstrålar genom mätkammaren.

"Med laserstrålarna kan vi positionera glaskulorna så nära varandra att de två proteinerna kan binda till varandra. I nästa steg ökar vi avståndet mellan laserstrålarna och därmed glaskulorna så att proteinerna sträcks ut maximalt. Styrkan i bindningen mellan titin och α-actinin kan sedan räknas ut", förklarar doktoranden Marco Grison.

Proteinbindningen klarar inte mer än en kraft på fem piconewton vilket förvånade forskarna.

"Så små krafter borde inte kunna hålla ihop en muskel särskilt länge, tyckte vi då", kommenterar Rief.

Men i muskler hålls varje titintråd av upp till sju α-actininproteiner. Det visades av strukturbiologer vid universitetet i Vien som samarbetar med TUM-forskarna. Det ökar kraften med sju gånger vilket är nog för att hjärtat ska kunna slå och utföra molekylärt reparationsarbete samtidigt.

"Proteinnätverket är inte bara stabilt utan också extremt dynamiskt. Våra mätningar visar att proteiner släpper bindningen när de dras isär. Men så snart dragkraften minskar binder de igen."

Den affiniteten mellan proteinmolekyler ser till att muskler inte brister utan återtar sin ursprungliga form efter att ha sträckts ut. Denna hårda bindning mellan proteiner finns inte bara i hjärtmuskeln utan i alla muskler när de sträcks ut då vi andas, går, griper eller skrattar.

En dag kanske patienter kan dra nytta av resultaten: "Detta är grundforskning som utgör basen för förståelse för genetiska sjukdomar som muskeldystrofi och hjärtsvikt och kan hjälpa läkare och farmakologer att utveckla nya behandlingar", säger Rief.

Forskningen har finansierats av EU (Marie Curie Initial Training Network), German Reseach Foundation (FOR 1352, Clusters of Excellence Nanosystems Initiative Munich, NIM and Center for Integrated Protein Science Munich, CIPSM), Austrian Science Fund och Austrian Ministry of Science, Research and Economics (Center for Optimized Structural Studies, “Laura Bassi Centres of Expertise” program).

Publikation: α-Actinin/titin interaction: A dynamic and mechanically stable cluster of bonds in the muscle Z-disk

Video som visar hur den optiska pincetten fungerar (tysk speakertext):
Håll dig uppdaterad med Kemivärlden Biotech
Är du prenumerant? Bli prenumerant

Med en prenumeration får du obegränsad tillgång till webbtidningen. Läs webbtidningen online.

Kommentarer (0)
Startsidan just nu

Perstorp säljer Capa

Specialkemikalieföretaget Perstorp kommer att sälja sin kaprolaktonverksamhet inklusive produktionssajten i Warrington.

Epilepsigener pekar mot ny behandling

I den största internationella studien i sitt slag har 11 nya gener kopplade till epilepsi upptäckts.

Cyclicor får ny vd

Lundaforskarna bakom Cyclicor har utvecklat en metod för att producera giftfria polymerer, plaster.

Storkoncern investerar – mer kapacitet behövs

EU satsar på barnlöshet

Det svensk-danska projektet ReproUnion för specialiserade behandlingar av ofrivillig barnlöshet får förnyat stöd från bl a EU.

Letar skadliga ämnen i damm

Nyhetsbrev

Därför har vi inte håriga handflator

Hår eller inte hår är något som upptar en stor del av människans tid. Nu har forskare hittat en delförklaring till varför fotsulor är hårlösa

Arkiv

Bayer skär ned kraftigt

Dyr teknik avlägsnar mikroplaster

I ett nytt samarbetsprojekt bekräftas att membranteknologi effektivt avlägsnar mikroplast från avloppsvatten.

Genombrott för fotokatalysator av järn

Lundaforskare har framgångsrikt lyckats optimera en järnmolekyl som kan användas som fotokatalysator för att producera bränsle och i solceller för att framställa el.

De ska boosta IVA

Nationell satsning på precisionsmedicin

Nu växlar Sverige upp arbetet med precisionsmedicin inom hälso- och sjukvården och den kliniska forskningen.

Forskar Grand Prix avgjort

Den nationella finalen av Forskar Grand Prix har avgjorts i Stockholm och en vinnare har korats.

Unga forskare prisas

Upptäckt koppling mellan tarmfloran och fetma belönas när pris för unga forskare delas ut i Stockholm.

Kinesiska tvillingar kan vara världens första genediterade barn

Forskare reagerar starkt på nyheten om ett kinesiskt tvillingpar som fötts efter att deras genom editerats med Crisper-Cas9.

Havrefabrik konserveras – anställda varslas

Den finska koncernen Paulig meddelar idag att öppningen av en fabrik för en havreprodukt i Mölnlycke skjuts på framtiden.

Förbjudna ämnen i julbelysningar

Kemikalieinspektionen har undersökt innehållet av skadliga kemikalier i julbelysning och andra elektriska juldekorationer.

Chefen för MHRA lämnar

Ian Hudson, chef för den nationella brittiska läkemedelsmyndigheten meddelar att han lämnar posten i september nästa år.

Han vill fånga koldioxid med elektricitet

Plus

Nya kemibolaget Nouryon får tyngre bas i Sverige

AkzoNobel Specialty Chemicals som knoppades av från färgdelen av koncernen tidigare i år ska nu stå på egna ben och byter namn.

Riktigt ohållbar konsumtion

Den här veckan inträffar Black Friday. Förra året konsumerade svenskarna enligt beräkningar från Post Nord för 5,3 miljarder kronor under kampanjens första dygn.

1

Tredje gästprofessorn för klimatet

Ska tillverka åt cellterapiföretag

Prisas för industriell bioteknik

Ny styrelseorförande för UIC

Ny chef på Sobi

Cellink presenterar nya biobläck

Anställer affärsutvecklare

Läkemedelskongress läggs ner

Se alla Företagens egna nyheter

Sänd till en kollega

0.162