Effect of cytoskeletal disruption on cell signaling

No Thumbnail Available

Files

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Kemiantekniikan korkeakoulu | Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.

Date

2024-10-13

Department

Major/Subject

Biotuotteet

Mcode

CHEM3048

Degree programme

Kemiantekniikan kandidaattiohjelma

Language

en

Pages

34

Series

Abstract

All living organisms consist of cells, which are the main factor regulating the proper functioning of these organisms. The functionality of cells is mainly driven by various messages also called as signals. The signals can source from other cells or the outside environment and thus be extracellular, or they can be generated and transported only within the cell. The signals are continuously interacting with a cellular structure called the cytoskeleton. Cytoskeleton is located within the cell and its function is to organize and support the insides of a cell and connect the cell to its external environment. It is extended throughout the entire cell being in contact with both the cell membrane and the organelles within the cytoplasm. Due to these connections the cytoskeleton is highly important in multiple signaling mechanisms and thus the functioning of the entire cell. Despite the cytoskeleton being characteristically strong and resistant to changes in cellular shape, many distractions such as mechanical stress and chemical factors may cause variations or even destroy cytoskeletal structures. Since the cytoskeleton is strongly to cell signaling, disturbing the cytoskeleton may additionally interfere with the functionality of cell signaling. This bachelor’s thesis is a literature review that contemplates how various disruptions affect the qualities of the cytoskeleton and thus certain cell signaling mechanisms. The cell signaling mechanisms in focus are especially signaling related to integrins, which are transmembrane adhesion proteins, and mechanotransduction. Mechanotransduction is a process through which mechanical signals are transmitted into biochemical responses. Signals regulate for instance the division, differentiation and termination of cells in addition to multiple other vital functions. Thus, disruptions in the cytoskeleton harm the proper functioning of cells and preventing these disruptions would be extremely relevant in medicine. It could for instance enable some possible solutions or treatments for certain diseases and dysfunctions in cells such as the formation of cancer cells. Even though disruptions in the cytoskeleton are typically harmful for cells, they can be utilized in some medical applications, such as disturbing the signaling of cancer cells and consequently resulting in their destruction.

Jokainen elävä organismi koostuu soluista, jotka ovat keskeisessä osassa näiden organismien oikeanlaista toimintaa. Solujen toimintaa säätelevät pääosin erilaiset viestit eli signaalit. Signaalit voivat olla joko ulkoisia, eli toisilta soluilta tai solujen ulkoisesta ympäristöstä vastaanotettuja, tai solun sisäisiä. Signaalit ovat jatkuvasti kanssakäymisissä sytoskeletonin, eli solun tukirangan, kanssa. Solun tukiranka ylläpitää ja järjestää solun sisäisiä rakenteita sekä yhdistää solun ulkoiseen ympäristöönsä. Se ulottuu laajalle alueelle ollen kosketuksissa sekä solukalvon että sytoplasmassa sijaitsevien soluelinten kanssa, minkä takia sen merkitys signaloinnin ja sitä kautta solujen toiminnan kannalta on suuri. Vaikka solun tukiranka on yleisesti luonteeltaan kestävä sekä vastustaa muutoksia solun muodossa, useat häiriötekijät, kuten mekaaninen stressi ja kemialliset aineet, voivat aiheuttaa tukirangan rakenteen muutoksen tai jopa rikkoutumisen. Koska solujen viestintä ja solun tukiranka ovat vahvasti sidoksissa toisiinsa, nämä rakenteelliset häiriöt aiheuttavat poikkeamia myös signaloinnissa. Tämä kandidaatintyö on kirjallisuustutkimus, joka tarkastelee häiriöiden vaikutusta solun tukirangan ominaisuuksiin ja sitä kautta solujen väliseen viestintään. Keskiössä ovat etenkin signalointireitit, jotka ovat sidoksissa integrineihin, eli solukalvon läpäiseviin liitäntäproteiineihin, sekä mekanotransduktioon. Mekanotransduktio on prosessi, jossa mekaaniset viestit muutetaan biokemiallisiksi vasteiksi. Signaalit säännöstelevät muun muassa solujen jakaantumista, erilaistumista sekä monien muiden elintärkeiden funktioiden lisäksi. Tämän takia häiriöt tukirangassa haittaavat soluje oikeanlaista toimintaa ja niiden estäminen olisi lääketieteellisesti merkittävää. Se voisi esimerkiksi mahdollistaa parannuskeinoja sairauksiin sekä solujen toimintahäiriöihin esimerkiksi syöpäsolujen muodostumiseen. Vaikka solun tukirangan häiriöt ovat lähtökohtaisesti haitallisia solujen kannalta, niitä voidaan kuitenkin myös hyödyntää lääketieteessä esimerkiksi syöpäsolujen tuhoamisessa sekä niiden viestinnän häiritsemisessä.

Description

Supervisor

Kontturi, Eero

Thesis advisor

Viskari, Heli

Keywords

cytoskeleton, cell signaling, disruptions, biomedicine

Other note

Citation