Celmotiliteit Beweging van cellen op moleculair niveau aangetoond

Bron: persbericht Helmholtz-centrum voor infectieonderzoek | Vertaald door AI 4 min Leestijd

Related Vendor

Hoe bewegen cellen zich? Over de details bestonden tot nu toe tegenstrijdige theorieën. Onderzoekers hebben nu de complexe moleculaire interacties bij celbeweging onderzocht en leveren nieuwe inzichten op over celbeweging en mogelijke therapeutische benaderingen.

Migrerende melanoomcel (Profilin1-KO, gespiegeld) na kleuring van actinefilamenten (rood) en het actinepolymerase VASP (groen).(Afbeelding: Dr. Yubo Tang)
Migrerende melanoomcel (Profilin1-KO, gespiegeld) na kleuring van actinefilamenten (rood) en het actinepolymerase VASP (groen).
(Afbeelding: Dr. Yubo Tang)

Het vermogen van cellen om van positie te veranderen is belangrijk voor talrijke processen in het lichaam: immuuncellen moeten bijvoorbeeld op hun bestemming terechtkomen, bij wondgenezing verplaatsen cellen zich naar beschadigd weefsel, en ook bij de groei van axonen, de lange uitlopers van zenuwcellen, spelen vergelijkbare processen een belangrijke rol. Tegelijkertijd kunnen tumorcellen hun beweeglijkheid gebruiken om in het omliggende weefsel door te dringen en zich in het lichaam te verspreiden.

Een team van de onderzoeksgroep „Moleculaire celbiologie“ van prof. Klemens Rottner aan het Helmholtz-centrum voor infectieonderzoek (HZI) heeft nu cruciale moleculaire interacties ontrafeld die de opbouw van de actine-netwerken aan de voorrand van migrerende cellen sturen. Deze bevindingen vormen een belangrijke basis om in de toekomst nauwkeuriger te onderzoeken hoe celbeweging ook in pathologische processen verandert en mogelijk gericht kan worden beïnvloed.

Samenwerking tussen vier componenten

Lamellipodia zijn vaak van cruciaal belang voor de voortbeweging van cellen: platte, brede celuitlopers aan de voorrand van migrerende cellen. In lamellipodia bouwt de cel aan haar voorzijde een dicht, vertakt netwerk van actinefilamenten op. Naarmate dit netwerk groeit, duwt het het celmembraan naar voren en draagt zo bij aan de beweging van de cel. Maar hoe worden deze lamellipodia precies op moleculair niveau aangestuurd? „Over de rol van profiline in dit samenwerkingsproces waren er tot nu toe tegenstrijdige bevindingen. Onze resultaten zorgen nu voor aanzienlijk meer duidelijkheid”, zegt onderzoeksleider Rottner.

Met behulp van de genoombewerkingsmethode CRISPR/Cas9 schakelden de onderzoekers in celculturen gericht afzonderlijke genen uit – soms zelfs meerdere tegelijk. Vervolgens onderzochten ze hoe hierdoor de opbouw en beweging van de lamellipodia en de verdeling van de overige betrokken eiwitten veranderden. Op deze manier konden ze stap voor stap de functionele relaties tussen de verschillende componenten ontrafelen. Daarbij onderzocht het team vooral de rol van de volgende vier componenten:

  • het actine-monomer-bindende eiwit profiline (Pfn): Profiline bindt afzonderlijke actine-bouwstenen en houdt ze in een vorm klaar waarin ze kunnen worden gebruikt voor de opbouw van groeiende actinefilamenten.
  • het Arp2/3-complex: Dit eiwitcomplex zet de vorming van nieuwe actinefilamenten in gang en creëert daarbij de vertakte actinenetwerken die kenmerkend zijn voor lamellipodien.
  • het heterodimere capping-eiwit (CP): Dit complex, dat uit twee eiwitsubeenheden bestaat, zet zich vast op de snel groeiende uiteinden van actinefilamenten, sluit deze als het ware af en bepaalt zo hoe lang de afzonderlijke filamenten nog kunnen doorgroeien.
  • de polymerasen van de Ena/VASP-familie: Deze eiwitten bevorderen de groei van actinefilamenten door aan de groeiende uiteinden ervan de aanhechting van verdere actine-bouwstenen te ondersteunen, net als de forminen, een andere klasse van polymerasen.

„We zijn erin geslaagd om beter te begrijpen hoe deze componenten met elkaar samenwerken en op elkaar inwerken – en hoe ze zo de voortbeweging reguleren”, zegt dr. Yubo Tang, eerste auteur van de studie. Deze interactie ziet er onder andere als volgt uit: profiline remt Ena/VASP-polymerasen, maar bevordert tegelijkertijd de activiteit van het Arp2/3-complex. Ena/VASP en capping-eiwit werken op hun beurt ook als tegenpolen.

Vooral de gecombineerde genuitschakelingen waren veelzeggend: zelfs wanneer Ena/VASP ontbrak, bleef de stimulerende invloed van profiline op het Arp2/3-complex behouden. Bij het Capping-eiwit lag het anders: als Ena/VASP ontbrak, verdween het effect dat het verlies van profiline normaal gesproken op CP heeft. De experimenten tonen daarmee aan dat profiline zowel Arp2/3 als CP via verschillende routes beïnvloedt.

Wederzijdse beïnvloeding bij celbeweging

Al met al bevestigen deze resultaten dat profiline een centrale rol speelt bij de vorming van Arp2/3-complex-afhankelijke actine-netwerken. Daarmee nemen de bevindingen eerdere tegenstrijdigheden weg: eerdere studies suggereerden dat Profilin actinemonomeren bij voorkeur naar formine- of Ena/VASP-afhankelijke structuren leidt en daarmee weg van Arp2/3 – andere studies kwamen daarentegen tot de tegenovergestelde conclusie. „We kunnen deze onzekerheid nu wegnemen. Ons onderzoek toont namelijk heel duidelijk aan dat Profilin de Arp2/3-activiteit bevordert en ook hoe“, zegt onderzoeksleider Rottner.

Een wiskundige modellering van de experimentele gegevens, uitgevoerd in samenwerking met prof. Martin Falcke van het Max Delbrück Center in Berlijn, reproduceerde niet alleen de experimentele bevindingen, maar suggereerde bovendien dat Ena/VASP en CP met elkaar concurreren om gemeenschappelijke rekruteringspunten aan de rand van de lamellipoden.

Inzichten in de beweging van het celfront

Daarmee biedt het onderzoek cruciale inzichten in de moleculaire logica waarmee vertakte actine-netwerken worden opgebouwd bij het voortbewegen van het celmembraan en bij het opwekken van kracht. „We begrijpen nu veel beter hoe de verschillende moleculaire bouwstenen aan de voorrand van een cel op elkaar inwerken”, zegt Rottner. „Dit mechanistische inzicht vormt een belangrijke basis om in de toekomst te kunnen onderzoeken wat er anders verloopt bij pathologisch veranderde celbeweging, bijvoorbeeld in kankercellen of na infecties – en op welke punten dergelijke processen in de toekomst gericht kunnen worden beïnvloed.“

Schrijf u nu in op de nieuwsbrief

Mis onze beste inhoud niet

Door op 'Abonneren op nieuwsbrief' te klikken, geef ik toestemming voor de verwerking en het gebruik van mijn gegevens in overeenstemming met het toestemmingsformulier (voor details uitvouwen) en accepteer ik de Tgebruiksvoorwaarden. Raadpleeg ons Privacybeleid voor meer informatie. De toestemmingsverklaring heeft met name betrekking op het verzenden van redactionele nieuwsbrieven per e-mail en op de combinatie van gegevens voor marketingdoeleinden met geselecteerde advertentiepartners (bijvoorbeeld LinkedIn, Google, Meta).

Vouw uit voor details over uw toestemming

Een belangrijke open vraag blijft bovendien om welke moleculaire structuren Ena/VASP en het capping-eiwit strijden bij hun rekrutering naar het celfront. Dit vormt een van de vele belangrijke aanknopingspunten voor toekomstig onderzoek door het team van Rottner.

Oorspronkelijke publicatie: Yubo Tang, Matthias Schaks, Xinqi Jiang, Marius Karger, Magdalena Mietkowska, Julian Kaltenhäuser, Jonas Scholz, Ruth Benavente-Naranjo, Sijian Hu, Sarah Körber, Zhilun Li, Christopher Lambert, Jessica L. Henty-Ridilla, Theresia E. B. Stradal, Roger Karlsson, Peter Bieling, Jan Faix, Martin Falcke & Klemens Rottner: Profilin bevordert de uitstulping van het lamellipodium door de antagonistische activiteiten van capping-eiwit en VASP op elkaar af te stemmen, Nature Communications, jaargang 17, artikelnummer: 9887 (2026) DOI: 10.1038/s41467-026-77694-8