Verborgen schakelaar in eiwit talin onthult hoe cellen druk en trek voelen

Cellen in ons lichaam staan voortdurend onder mechanische spanning. Spieren rekken, bloedvaten zetten uit, huidcellen worden ingedrukt. Om daarop te reageren, moeten cellen kracht kunnen 'voelen' en hun structuur daarop aanpassen. Een centrale rol daarbij speelt het eiwit talin, dat celmembranen verbindt met het skelet van de cel. Een internationaal onderzoeksteam, met onderzoekers van de Universiteit van Tampere, de Universiteit van Liverpool, Cambridge, Kent en de National University of Singapore, ontdekte nu een mechanisme in talin dat tot nu toe onopgemerkt bleef.

Hoe cellen kracht voelen

Talin zit op plekken waar een cel zich hecht aan zijn omgeving, de zogeheten adhesieplekken. Daar werkt het eiwit samen met integrines, andere eiwitten in het celmembraan die als een soort ankers dienen. Volgens promovendus Mahmudul Tanvir van de Tampere Universiteit gingen onderzoekers er lang vanuit dat een specifiek stukje van talin vooral diende om aan integrines te binden. Het nieuwe onderzoek laat zien dat dit stukje eigenlijk een andere, veel belangrijkere taak heeft.

Een verborgen bindingsplek

Wanneer er kracht op talin wordt uitgeoefend, verandert de vorm van het eiwit. Daardoor komt een tot nu toe verstopt gebied vrij, dat de onderzoekers de aggregation-prone region (APR) noemen. Zodra dit gebied blootligt, kunnen talin-moleculen aan elkaar gaan binden. Dat trekt weer meer talin naar de adhesieplek, waardoor de hechting van de cel aan zijn omgeving sterker wordt. Met andere woorden: hoe meer kracht er op een cel wordt uitgeoefend, hoe stugger de cel zich kan vastzetten. Het onderzoek wijst ook op een nieuwe rol voor het eiwit vinculine. Dit eiwit, dat ook meedoet aan celadhesie, kan de door kracht ontstane talin-klonten juist weer uit elkaar trekken. Vinculine werkt zo als een soort 'mechano-chaperonne': het houdt de balans in evenwicht tussen het opbouwen en afbreken van deze eiwitstructuren naarmate de belasting verandert.

Mogelijke betekenis voor ziekteonderzoek

Talin wordt al decennia bestudeerd als modelsysteem om te begrijpen hoe cellen mechanische signalen oppikken. Dat er nu nog een onbekende laag van regulatie wordt gevonden, verrast ook de onderzoekers zelf. Senior onderzoeker Paula Turkki van Tampere benadrukt dat het een compleet onverwachte functie blootlegt in een gebied dat altijd anders werd geïnterpreteerd. Volgens Tanvir kan de ontdekking op termijn bijdragen aan onderzoek naar ziekten waarbij celadhesie, celbeweging of mechanische signalering verstoord zijn, zoals bij de verspreiding van kankercellen, bij wondgenezing en bij de werking van hart, spieren en bindweefsel. Het onderzoek is nog fundamenteel van aard: er is geen directe medische toepassing, maar het biedt wel een nieuw startpunt voor vervolgonderzoek naar hoe cellen zich aanpassen aan fysieke krachten in hun omgeving.