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.


Skriv din kommentar
Inläggen nedan modereras inte i förväg och omfattas därmed inte av webbplatsens utgivningsbevis.
Startsidan just nu

Läkemedelskongress läggs ner

Jätteexperiment för att locka kompetens

På Kemins Dag den 19-20 oktober genomför 110 000 barn och ungdomar från runt 1 000 skolor Sveriges största kemiexperiment.

236 miljoner till forskningsinstrument

SSF delar ut drygt 236 miljoner kronor till 33 projekt för att främja utvecklingen av nya instrument, metoder och tekniker i forskningen.

"Sömnknapp" i hjärnan hittad

Forskare visar i en ny studie på möss att specifika nervceller i hjärnan i en del av hypotalamus kallad ventrolaterala preoptiska arean (VLPO) är avgörande för normal sömn.

Baxter flyttar produktionen från Lund

Det amerikanska medicinteknikbolaget Baxter International flyttar all produktion från Lund till Italien och drar även ned på forskning och utveckling.

Nanopartiklar antidot vid ormbett

Designade nanopartiklar som binder toxiner i ormgift kan bli en effektiv behandling mot vävnadsnekros.

Nyhetsbrev

BioWorks lanserar kromatografiprodukt

Arkiv

MetaboGen klar för klinisk studie

Göteborgsföretagets första produkt – nästa generations probiotika – är nu klar att användas i en säkerhetsstudie.

Så funkar det på molekylär nivå

Forskare vid bl a kemiska institutionen, Umeå universitet, har lyckats simulera hur kolhydrater tas upp från cellens utsida av transportproteinet LacY.

400-årigt kemibolag byter namn

Startar testbädd för elektrolys

RISE och Swerim utvecklar ny testbädd för elektrolys och vätgastillämpningar i industrin vid Luleå tekniska universitet.

Ny grupp för plaståtervinninng

Det är nu klart att Sverige ska driva en ny internationell arbetsgrupp inom den internationella standardiseringsorganisationen ISO för plaståtervinning.

Umeåbolag sluter globalt avtal

"Jag är väldigt glad att hon fick priset"

Lynn Kamerlin, beräkningskemist och professor i biokemi vid Uppsala universitet, som själv jobbar med proteinevolution, träffade en av Nobelpristagarna, Frances Arnold så sent som i maj.

30 miljoner till malariaforskning

Oliver Billker, ny föreståndare vid Laboratory for Molecular Infection Medicine Sweden (MIMS), Umeå universitet, får 30 miljoner kronor under sex år för att studera genfunktion hos parasiter.

Kemipris till bättre enzymer och fagdisplay

Kungl. Vetenskapsakademien har beslutat utdela Nobelpriset i kemi 2018 till två amerikaner och en britt.

Forskningsinstitut delas

Mikroplast i Stockholms stad

Kvinna får dela fysikpriset!

Donna Strickland heter en av årets tre fysikpristagare och än en gång är det lasern som prisas, eller rättare sagt laseruppfinningar som bl a gör det möjligt att studera kemiska reaktioner i realtid.

Tävla i europeisk kemikaliesäkerhet

Europeiska Arbetsmiljöbyrån har startat en kampanj för att förbättra kemikaliehanteringen på arbetsplatser inom EU. Företag inbjuds att tävla.

Migränläkemedel godkänt

Den amerikanska läkemedelsmyndigheten FDA har godkänt galcanezumab, ytterligare en s k CGRP-antikropp mot svår migrän.

Ny vd för Probi

4

Dubbdäck tar fler liv än de räddar

Dubbarna river upp asfalt, vilket skördar fler liv än dubbarna räddar, enligt en ny studie inom ramen för programmet Mistra Environmental Nanosafety.

Nobelpriset för banbrytande cancerupptäckt

James P Allison och Tasuku Honjo har utsetts till 2018 års Nobelpristagare i fysiologi eller medicin.

Hon tar över ansvaret i Mercodia

Fernströmpris till Huntington-forskare

Zealand Pharma säljer för 1,8 miljarder

Supersnabb cyaniddetektor

Årets bioteknikbyggare

Patent godkänt i Japan

Ny topp till Sobi

Se alla Företagens egna nyheter

Sänd till en kollega

0.153