ENGINEERINGNET.BE - Om te begrijpen hoe het komt dat een lichaamscel zich deelt, een hormoon uitscheidt of een signaal doorgeeft aan een andere cel, gebruiken biologen vaak een truc.
Ze hangen een soort gekleurde lampjes aan de eiwitten die ze interessant vinden, zodat ze onder de microscoop de verplaatsingen en interacties van die eiwitten in levende cellen kunnen volgen. Hoe meer kleuren lampjes, hoe meer processen tegelijk te volgen zijn.
In de jaren negentig gebruikten wetenschappers voor het eerst een fluorescerend eiwit als kleurcode in de cel. Dat eiwit was groen en kwam uit een fluorescerende kwal.
Door te sleutelen aan dat groene eiwit volgden in de jaren daarop blauwe, turquoise en gele varianten. In de jaren 2000 werd een rood fluorescent eiwit ontdekt in koralen. Om daar een goed bruikbaar en fel rood lampje in de cel van te maken, was een stuk uitdagender.
In 2016 slaagde de UvA er in om een nieuw helder rood fluorescerend eiwit te maken, genaamd mScarlet. Dit eiwit wordt nu in vrijwel alle landen ter wereld gebruikt voor celbiologisch onderzoek.
Helaas bleek het mScarlet eiwit in zoogdiercellen zich wat langzamer en minder compleet te vouwen dan de veel gebruikte groen fluorescerende eiwitten, waardoor de helderheid niet maximaal was.
Daarom zijn de onderzoekers verder gegaan met de ontwikkeling om de vouwing te versnellen en te maximaliseren. Hierbij gebruikten ze twee varianten van mScarlet die ze reeds ontwikkeld hadden, een met een snelle vouwing maar mindere helderheid en een met langzame vouwing maar met uiteindelijk wel heldere fluorescentie.
Ze probeerden de positieve eigenschappen van deze twee samen te brengen in een nieuw eiwit. Met behulp van een aantal gerichte aanpassingen in de structuur van het eiwit wisten ze dit voor elkaar te krijgen, waardoor mScarlet3 ontstond. Dit combineert nu maximale helderheid met snelle en complete vouwing.
Om de structuur van mScarlet3 te testen, stuurden de biologen hun rode creatie naar het Institut de Biologie Structurale in Grenoble. Structuurbioloog Antoine Royant gebruikte de Europese Synchrotron ESRF, 's werelds helderste röntgenbron, om de moleculaire structuur van het eiwit in kaart te brengen.
Royant: 'Daaruit bleek dat mScarlet3 zo helder is door een speciale hydrofobe lokale structuur in het eiwit, die het vouwen van het eiwit zowel versnelt als verbetert.'
Helder rood fluorescerende eiwitten zijn zeer gewild omdat het aanstralen van rode eiwitten minder schadelijk is voor cellen dan het aanstralen van groene eiwitten. Ook wordt rood licht minder verstrooid en daarmee kun je met de microscoop in dieper gelegen cellagen naar moleculaire processen kijken.
