Amoeboidinen liike: määritelmä, mekanismit ja esiintyminen soluissa

Amoeboidinen liike on eukaryoottisolujen yleisin liiketyyppi. Kyseessä on ryömintätyyppinen liikkuminen, joka tapahtuu työntämällä solusytoplasmaa ulos pseudopodioiden ("väärät jalat") muodossa. Sytoplasma liukuu ja muodostaa eteen pseudopodiumin, joka siirtää solua eteenpäin.

Mitä amoeboidinen liike tarkoittaa ja miten se eroaa muista liiketyypeistä

Amoeboidinen liike on muotoaan ja liikkumistapaansa nopeasti muuttavaa solujen kävelyä tai ryömintää. Toisin kuin mesenchymaalinen liike, jossa solut usein muodostavat voimakkaita kiinnittymiä ja pilkkovat ympäröivän extracellular matrix-rakenteen proteolyyttisesti, ameeboidinen liike perustuu pikemminkin solukalvon ja sytoskeletonin dynaamiseen uudelleenjärjestäytymiseen sekä solun pakkautumiseen ja puristumiseen tiukoissa tiloissa. Tämän seurauksena amoeboidiliike voi olla nopeampaa ja vähemmän riippuvainen vahvoista liima- tai hajoitusprosesseista.

Mekanismit

• Aktiinin polymerisaatio: Etupään pseudopodien muodostuminen perustuu aktiini-säikeiden nopeasti tapahtuvaan polymerisoitumiseen. Arp2/3-kompleksi ja forminit osallistuvat haarautuvan ja pitkän aktiiniverkon syntyyn, jotka työntävät solukalvoa eteenpäin.
• Myosiini II ja kontraktiilius: Sytoskeletonin takana oleva aktiini-myosiinikontraktilisuus (erityisesti myosiini II) luo kortikaalista jännitystä ja auttaa solun takapään supistumisessa. Tämä kontraktiilius voi myös aikaansaada bleb-tyyppisiä protruusioita, jolloin solukalvo irtoaa hetkellisesti korteksista ja muodostaa täyteläisen pullistuman.
• Pienet GTPaasit: Rho- perheen proteiinit, kuten Rac, Cdc42 ja RhoA, säätelevät aktiinin järjestäytymistä ja kontraktiilisuutta. Esimerkiksi Rac/Cdc42 edistävät pseudopodiumien muodostumista, kun taas RhoA/ROCK-reitti lisää myosiinipohjaista supistumista ja kortikaalista jännitystä.
• Adhesio ja kitka: Amoeboidiliikkeessä solut voivat käyttää heikkoja, nopeasti dynaamisia kiinnittymiä ja hyödyntää ympäristön mekaanisia ominaisuuksia liikkumiseen. Joissakin tilanteissa solut liikkuvat lähes ilman vahvoja integriinipohjaisia kiinnittymiä, ja liike perustuu enemmän puristukseen ja kitkan hyödyntämiseen kuin proteolyyttiseen reitin raivaamiseen.
• Bleb- vs. pseudopodipohjainen liike: Amoeboidiliike voi tapahtua perinteisin pseudopodioin (aktiinipohjainen työntö) tai bleb-tyyppisin protruusioin (korkea kortikaalinen jännitys aiheuttaa kalvo-tyynyjä). Molemmat tyypit voivat esiintyä samassa solussa tilanteesta riippuen.

Tyyppimuodot ja esiintyminen soluissa

Tätä liikkumistapaa havaitaan luonnossa ja laboratorio-olosuhteissa laajasti. Esimerkiksi ameeboissa, limahomeissa ja joissakin muissa alkueläimissä, kuten Naegleria gruberissa, sekä joissakin ihmisen soluissa, kuten valkosoluissa, nähtävä liike on selvästi amoeboidista. Monet immuunisolut (esim. neutrofiilit, makrofagit) käyttävät ameeboidista liikkumista etsiessään taudinaiheuttajia tai vaeltaessaan kudoksissa.

Sarkoomat eli sidekudossoluista syntyvät syövät ovat erityisen hyviä ameeboideja, mikä johtaa niiden suureen etäpesäkkeiden määrään. Monilla pahanlaatuisilla soluilla on kyky muuttaa liikkumistapaansa mesenchymaalisesta amoeboidiseksi (ja päinvastoin) — ilmiötä kutsutaan liikemodaaliudeksi tai migratoriseksi plastisuudeksi — mikä auttaa niitä tunkeutumaan kudoksiin ja leviämään ilman laajaa proteolyyttistä reitinvähennystä.

Biologinen ja kliininen merkitys

• Immuunivaste: Nopeat amoeboidiliikkeet mahdollistavat valkosolujen tehokkaan suunnanmuutoksen ja nopean liikkumisen tulehdusalueille tai infektiossa.
• Syövän leviäminen: Amoeboidinen liike antaa syöpäsoluille vaihtoehtoisen tavan invaasioon ja metastasointiin, usein riippumatta voimakkaasta ECM:n hajottamisesta.
• Kudosten kehitys ja korjaus: Joissakin kehityksellisissä prosesseissa sekä haavan paranemisessa solujen kyky muuttaa muotoaan ja liikkua ameebomaisesti on tärkeää.

Tutkimusmenetelmät ja indikaattorit

Amoeboidisen liikkeen tutkimuksessa käytetään elävän solun kuvantamista (time-lapse, TIRF, konfokaali), fluorescenttilabelöintiä aktiinin ja myosiinin seuraamiseksi sekä mikrokanavat ja 3D-matriisit, joilla mallinnetaan tiukkoja kudosympäristöjä. Lisäksi fysiologiset ja kemialliset inhibiittorit antavat mekanistista tietoa: esimerkiksi myosiini II -inhibiittorit (esim. blebbistatin) tai Rho/ROCK-reitin estäjät (esim. Y-27632) vähentävät kortikaalista kontraktiota, kun taas aktiinin polymerisaation estäjät (esim. latrunkuliini) estävät pseudopodien muodostumista. Arp2/3-kompleksin estäjät (esim. CK-666) vaikuttavat haarautuvan aktiiniverkon muodostumiseen.

Yhteenveto

Amoeboidinen liike on dynaaminen, muotoaan muuttava tapa liikkua, jonka perusta on aktiini-myosiinigrafiikan ja solukalvon vuorovaikutuksessa. Se esiintyy monissa yksisoluisissa ja monisoluisissa organismeissa sekä immuunisoluissa ja tietyissä syöpätyypeissä. Sen ymmärtäminen on tärkeää sekä perussolubiologian että kliinisten sovellusten (kuten metastasoinnin esto ja immuunivasteen hallinta) kannalta.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mitä on ameboottinen liike?

K: Mitä pseudopodiat ovat?

K: Missä eliöissä on havaittu amoeboidista liikettä?

K: Mitä ovat sarkoomat?

K: Miksi sarkoomat ovat erityisen hyviä ameebaliikkeessä?

K: Mitkä molekyylit osallistuvat amoeboidiseen liikkeeseen?

K: Kuinka yleistä ameeboidinen liike on eukaryoottisoluissa?

Hae kirjaimella