Amööbliikumine – definitsioon, mehhanism ja bioloogiline tähtsus

Amoeboidne liikumine on eukarüootiliste rakkude kõige levinum liikumisviis. See liikumisviis esineb nii üksikrakksetes organismides kui ka paljudes mitmerakulistes koesüsteemides ning toimib nii kahemõõtmelistes pinnatingimustes kui kolmemõõtmelises in vivo keskkonnas.

See on roomav liikumine, mis toimub raku tsütoplasma pseudopoodia ("valejalad") kujul välja surudes. Tsütoplasma libiseb ja moodustab ees pseudopoodiumi, et rakku edasi liigutada. Pseudopoodiume tekib tänu aktiini filamendide polümerisatsioonile eesosas, samal ajal kui raku tagaosa kontraktioon ja kleepumispunktide lahtirebimine võimaldavad edasi nihkumist. Lisaks klassikalisele pseudopoodiumi-põhisele liikuvusele esineb amööbilist käitumist ka blebipõhise liikumisena, kus membraan eraldub raku koorikust ja tsütoplasma tormab tekkinud muhku — see sõltub nii membraani-pinna pingest kui ka raku sisemisest hüdrostaatilisest rõhust.

Esinemine ja erinevad vormid

Seda tüüpi liikumist on täheldatud amööbidel, limasussidel ja mõnedel muudel algloomadel, näiteks Naegleria gruberi, samuti mõnedel inimrakkudel, näiteks valgelibledel. Sarkoomid ehk sidekoe rakkudest tekkiv vähk on eriti hea amööbilise liikumise poolest, mis toob kaasa nende suure metastaaside tekkimise määra. Lisaks kuuluvad amoeboidse liikumise alla ka mitmete teiste rakkude liikumisstrateegiad, näiteks kiiret keemotaksist järgivad neutrofiilid ja mõningad vähirakkude liikuvuse formaadid, mis võivad vahetada amööbilise ja mesenhümatoosse liikumise vahel sõltuvalt ümbriskeskkonnast.

Mehhanism

Täpne mehhanism on veel täielikult teadmata, kuid tänase teadmise põhjal hõlmab see keerukat koostööd molekulaarsete, mehaaniliste ja signaaliülekande protsesside vahel. See hõlmab aktiin-müosiini molekule tsütoplasmas ning mitmeid regulatoorseid valgukomponente.

• Aktiini dünaamika: eesosas toimub aktiini filamendide polümerisatsioon (nt Arp2/3 vahendatud harunemine või forminite vahendatud sirgjooneline kasv), mis suurendab raku eesmist survet ja tekitab pseudopoodiumi või lamelliipodiumi.
• Müosiin II kontraktsioon: tagaosas ja koorikus paiknev müosiin‑II tekitab kontraktiivset jõudu, mis aitab raku tagaosa kokku tõmmata ja tekitab sisemist rõhku, mis soodustab tsütoplasma voolu eesossa.
• Kleepumiste teke ja lahtirebimine: adhesioonimolekulid (nt integriinid) loovad vahelaagreid rakku kinnitamiseks substraadile; nende dünaamiline reguleerimine võimaldab edasi nihkumist.
• Signaaltransduksioon: Rho-pereliinide (Rac, Cdc42, RhoA) ja kovalentsete signaalide (nt PI3K / PIP3 gradient) tegevus juhib esiniku ja tagaosa polariseerumist. Keemotaktilised signaalid (nt chemoattractandid) orienteerivad liikumist.
• Hüdrostaatika ja membraani pinged: intra-rakuline rõhk ja membraani elastsus mõjutavad blebide teket ning nende suurust ja kestvust.
• Ioonikanalid ja Ca2+: lokaalsed ioonivoogude muutused ja kaltsiumi signaalid võivad reguleerida kooriku kontraktiilsust ja adhesioonide dünaamikat.

Laboratoorsed uuringud kasutavad elus‑rakutreeningut (live-cell imaging), molekulaarseid inhibiitoreid (nt latrunculin, mis pärsib aktiini, või blebbistatin, mis pärsib müosiini) ning geeninähtuseid (RNAi, CRISPR) mehhanismide lahtimurdmiseks. Oluline on ka rakkude ümbruse ruumiline omadus: tihedas ja võrgusiseses maatriksis eelistavad rakud sageli amoeboidset blebipõhist liikumist, samas kui harvem või lõdvem maatriks soosib rohkem mesenhümatoosset, adhesioonipõhist liikumist.

Bioloogiline tähtsus

Amoeboidne liikumine on organismi jaoks äärmiselt oluline mitmel tasandil:

• Immuunsüsteem: Valgelibled (nt neutrofiilid, makrofaagid) kasutavad amoeboidset liikumist patogeenide otsimiseks ja fagotsütoosiks ning kiireks reageerimiseks põletikukoldes.
• Arengubioloogia ja kudede modelleerimine: rakkude liikumine kujundab kudede morfogeneesi embriogeneesis ja taastumisel.
• Haavade paranemine: rakkude migratsioon haava servas on vajalik paranemisprotsessideks.
• Vähk ja metastaasid: vähirakkude võime omandada amoeboidseid liikumise strateegiaid soodustab invasiivsust ja metastaaside teket — eriti nähtav on see sarkoomide puhul, kuid kaepõhiseid muutusi täheldatakse paljudes kasvajates.
• Parasiitide ja algloomade levik: paljud parasiitsed protozoad kasutavad sarnast mobiilsust kudude või vedelike läbi liikumiseks.

Kokkuvõttes on amööbiline liikumine dünaamiline ja kohanemisvõimeline strateegia, mis võimaldab rakkudel kiiresti reageerida keskkonnatingimustele, navigeerida keerulises 3D‑maastikus ning täita elutähtsaid ülesandeid alates immuunvastusest kuni kudede modelleerimiseni. Edasine uurimine annab parema arusaama rakkude mehaanilistest ja molekulaarsetest juhtmehhanismidest ning võib avada uusi ravivõimalusi näiteks metastaatilise vähi piiramiseks.

Küsimused ja vastused

K: Mis on amööboidne liikumine?

K: Mis on pseudopoodid?

K: Milliste organismide puhul on täheldatud amööboidset liikumist?

K: Mis on sarkoomid?

K: Miks on sarkoomid eriti hea amööbli liikumine?

K: Millised molekulid on seotud amööbilise liikumisega?

K: Kui levinud on amööboidne liikumine eukarüootilistes rakkudes?

Otsing