Solusymbioosin löytö: Bielefeldin tutkijat paljastavat solunulkoisen matriisin salaisuudet!

Solusymbioosin löytö: Bielefeldin tutkijat paljastavat solunulkoisen matriisin salaisuudet!

18. elokuuta 2025 kansainvälinen tutkimusryhmä, mukaan lukien Bielefeldin yliopisto, julkaisi uraauurtavan tutkimuksen lehdessä.Proceedings of the National Academy of Sciences(PNAS). Tutkimuksessa tarkastellaan, kuinka ryhmän solut muodostavat monimutkaisia ​​rakenteita, erityisesti solujen tuottaman ekstrasellulaarisen matriisin (ECM) vuorovaikutuksen kautta. Tutkimuksen painopisteenä oli malliorganismi Volvox carteri, viherlevä, joka koostuu noin 2000 solusta.

Tutkijat käyttivät fluoresoivasti merkittyä ECM-proteiinia nimeltä feroforiini II visualisoimaan ECM:n rakenteita. Tätä varten he käyttivät konfokaalista laserskannausmikroskooppia (CLSM), joka mahdollisti korkearesoluutioisen kuvan ECM:stä. Tulokset osoittivat, että feroforiini II on lokalisoitunut ECM:n rajarakenteisiin ja ulkoisten rakenteiden stabiilius säilyy huolimatta solujen välillä tuotetuista erilaisista proteiineista. Mielenkiintoista on, että ECM:n osat noudattavat matemaattista k-gamma-jakaumaa.

Dynaaminen kehitys ja itseorganisoituminen

Tutkimuksen keskeinen havainto on solujen kyky luoda kollektiivisesti vakaita ulkoisia rakenteita ilman suoraa koordinointia. Tämä viittaa itseorganisaatioprosessiin. Tutkijat havaitsivat myös, että ECM-rakenteilla on pyöristetyt tai monikulmion rajat, jotka muuttuvat levien kasvaessa.

Tutkimusryhmä koostui erilaisista asiantuntijoista, mukaan lukien professori Armin Hallmann, tohtori Benjamin von der Heyde ja tohtori Eva Laura von der Heyde Bielefeldin yliopistosta sekä Anand Srinivasan, tri Sumit Kumar Birwa, tohtori Steph Höhn ja professori Raymond Goldstein Cambridgen yliopistosta. Tätä yhteistyötä tukee Wellcome Trustin ja John Templeton Foundationin rahoitus.

Solunulkoisen matriisin rooli

Solunulkoisella matriisilla on ratkaiseva rooli soluviestinnässä ja vuorovaikutuksessa. Se koostuu heterogeenisestä perusaineesta, joka sisältää vettä, glykoproteiineja, polysakkarideja ja tärkeitä ravintoaineita. Pääkomponentteihin kuuluvat myös kollageenit, jotka muodostavat erilaisia ​​kuituja ja joita on lähes kaikissa kudoksissa. Tämä matriisi ei vaikuta vain kudosten ominaisuuksiin, vaan myös solujen käyttäytymiseen proteiinien ja matriisin komponenttien välisten vuorovaikutusten kautta.

Tutkimus osoittaa myös, että 54 % V. carterin geeneistä on spesifisiä solutyypeille. Kaksi suurta solutyyppispesifistä promoottoria on tunnistettu: PCY1, joka on aktiivinen lisääntymissoluissa (gonidioissa) ja PFP, joka toimii somaattisissa soluissa. Nämä promoottorit tarjoavat tehokkaita molekyylityökaluja geneettiseen manipulointiin ja geenitoimintojen tutkimiseen V. carterissa.

Kaiken kaikkiaan tutkimus korostaa, kuinka tärkeää ECM:n dynamiikka on monimutkaisten solurakenteiden muodostumiselle ja stabiiliudelle ja avaa uusia näkökulmia monisoluisuuden ja solujen jakautumisen ymmärtämiseen.

Alkuperäinen julkaisu, jonka ovat kirjoittaneet Benjamin von der Heyde et al., julkaistiin 12. elokuuta 2025 ja löytyy DOI:sta: 10.1073/pnas.2425759122 voidaan katsoa.

Lisätietoja ekstrasellulaarisesta matriisista on osoitteessa Wikipedia.

V. carterin ja siihen liittyvien organismien tutkimuksella voisi olla laajoja sovelluksia synteettisessä biologiassa ja lääketieteellisessä tutkimuksessa, kuten spesifisempien hoitojen kehittäminen tai solujen käyttäytymisen ymmärtämisen syventäminen.

uni-bielefeld.de raportoi, että tieteelliset havainnot solujen itseorganisoitumiskyvystä avaavat uusia mahdollisuuksia biologiseen tutkimukseen.

Yhteenvetona voidaan todeta, että tutkimus laajentaa näkemyksiämme elämän monimutkaisuudesta ja valaisee solujen vuorovaikutusta niiden luonnollisessa ympäristössä.