Forscher finden den Mechanismus, der Zell-zu -Zell- Fang bildet Anleihen

Bestimmte Bindungen, biologischen Zellen stärker werden , wenn sie zupfte sind . Diese Anleihen könnten dazu beitragen, dass Herzen zusammen und Pumpen ; Pannen dieser Anleihen könnte dazu beitragen, Krebszellen zu brechen und zu verbreiten.

Diese Anleihen werden als Fang Anleihen bekannt und sie durch eine gemeinsame Haftung Proteine ​​genannt Cadherine gebildet sind . Sanjeevi Sivasankar , ein Iowa State University Assistant Professor für Physik und Astronomie , und ein Mitarbeiter der US-Energieministerium dem Ames Laboratory, hat Fang Anleihen als " nanoskalige Sicherheitsgurt angelegt haben. Sie werden stärker, wenn gezogen wird. "

Aber wie kommt es dazu? Wie kann Anleihen stärker unter die Kraft ?

Sivasankar und sein Forschungsteam haben langlebige gefunden , sind kraftinduzierte Wasserstoffbrücken die Antwort. Eine Papier ihre Erkenntnisse beschreiben , "Lösen von den molekularen Mechanismus der Cadherin- Fang -Verknüpfung " ist soeben online Nature Communications veröffentlicht.

Sivasankar ist der entsprechende Autor. Co-Autoren sind Kristine Manibog , ein Iowa State Doktorand in Physik und Astronomie und Student Mitarbeiter des Ames Laboratory ; Hui Li, der Suzhou Institut für Biomedizinische Technik und Technologie der chinesischen Akademie der Wissenschaften in Suzhou New District , China ; und Sabyasachi Rakshit , des Indian Institute of Science Bildung und Forschung in Mohali , Indien. Li und Rakshit sind ehemalige Postdoktoranden in Sivasankar Labor .


Dieses Band Diagramm zeigt eine Zugkraft auf zwei gemeinsame Haftung Proteine ​​genannt Cadherine ( rot und blau) angewendet in einer X- Form miteinander verbunden . Die grünen Kugeln stellen Kalzium Ionen , während die Cyan und Orange Stick Zahlen entsprechen den Aminosäuren zusammengeführt , wie die Kraft aufgebracht wird . Die Wasserstoffbrückenbindungen , die zwischen den Aminosäuren bilden erstellen Fang Anleihen , die stärker ist , wenn er gezogen zu bekommen.
Bildnachweis: Mit freundlicher Genehmigung von Sanjeevi Sivasankar .

Forschung des Teams wurde durch Zuschüsse aus der American Cancer Society und der American Heart Association unterstützt.

Sivasankar die starke Zell-zu -Zell- Bindungen sind wichtig für die Gesundheit des Herzens und Kampf gegen den Krebs . Er sagte, die Bindungen, die Herzzellenzu konstanten mechanischen Kräften zu widerstehen. Und in einigen Krebsarten, sagte er Anleihen nicht mehr widerstehen Kräfte , so dass Krebszellen zu lösen und zu verbreiten.

Um den Mechanismus hinter den starken Bindungen geschaffen durch Rast Anleihen zu finden , begann Sivasankar Forschungsteam mit Molekulardynamik und steuerte Molekulardynamik Simulationen basierend auf Daten aus früheren Versuchen . Sie fanden heraus, dass zwei stangenförmige Cadherine in einer X- Form (ein sogenanntes X - Dimer) bilden Fangbindungen, wenn er gezogen und in Gegenwart von Calciumionen gebunden zusammen .

Die Calciumionen halten die Cadherine starren und befahl , während der Zug bringt Teile der Proteine ​​näher zusammen. All das ermöglicht eine Reihe von Wasserstoffbrücken zu bilden . Diese langlebigen , kraftinduzierte Wasserstoffbrücken sperren Sie die X - Dimere in engeren Kontakt .

Sivasankar sagte der Forscher folgten die Simulationen mit Einzelmolekül- Experimente mit Rasterkraftmikroskopie . Die Experimente bestätigten, dass Cadherin- X - Dimere, wenn er gezogen wird und zu hohen Calciumionenkonzentrationen , gebildet Fang Anleihen ausgesetzt . Nehmen Sie die Kraft oder die Calciumionen , und fangen Bindungsbildung wurde eliminiert.

All dies , Sivasankar sagte , hilft zu erklären, die Biophysik der Zell-zu -Zell-Adhäsion . Und das ist wichtig für uns alle .

"Robust Cadherin Haftung ", schrieben die Forscher in ihrem Papier ", ist von wesentlicher Bedeutung für die Aufrechterhaltung der Integrität von Gewebe wie Haut , Blutgefäßen , Knorpel und Muskeln, die eine kontinuierliche mechanische Angriff ausgesetzt sind. "