ENGINEERINGNET -- Bij een studie uitgevoerd door door het FOM-instituut AMOLF concludeerden onderzoekers dat behulpzame eiwitten aminozuurketens helpen zich op te vouwen tot een functioneel eiwit. Het is zo dat de eiwitten de aminozuren fysiek vast grijpen om deze vervolgens in de juiste vorm te duwen.
Bij de geboorte van aminozuursketens worden ze onmiddellijk geconfronteerd met een probleem. Zo moeten de ketens zich opvouwen tot een volwaardig eiwit dat productief is voor de cel.
Het opvouwen kan op talloze manieren, maar slechts één wijze is correct. Je kan dit opvouwen vergelijken met een Rubiks-kubus die op nanoschaal dient opgelost te worden. Voor het onderzoek gingen wetenschappers er van uit dat willekeurige bewegingen van de keten zelf tot de goede vorm leidden.
Prof.dr.ir. Sander Tans laat het tegendeel zien. De moleculaire puzzel wordt actief opgelost door 'spelers': andere eiwitten die de vouwende keten fysiek vastpakken en hem in de juiste vorm duwen.
Deze spelers van de moleculaire Rubiks kubus heten 'chaperonnes'. Uit eerder onderzoek is geweten dat chaperonne-eiwitten heel belangrijk zijn voor de vorming van nieuwe eiwitten.
Maar tot op heden leek het dat ze de plakkerige aminozuurketens slechts uit elkaar hielden voordat het vouwen begon en dit ten einde grote eiwitklonters te voorkomen. Onderzoekers ontdekten ook dat chaperonnes verkeerd gevouwen eiwitten vasthouden om het eiwit toe te laten een nieuwe poging te ondernemen.
Uit de nieuwe ontdekking is gebleken dat een chaperonne, 'Trigger Factor' genaamd, eiwitten vastpakt tijdens het vouwen en zo helpt de vouwpuzzel op te lossen.
De manier waarop dat gebeurt is verrassend eenvoudig. Door meerdere chaperonnes aan één aminozuurketen te binden, delen de chaperonnes het probleem op in eenvoudigere, kleinere deelproblemen. Op die manier kan een aminozuurketen zich op meerdere plaatsen onafhankelijk vouwen en zo foutloos een complex eiwit vormen. Dit algemene principe verklaart ook meteen hoe één soort chaperonne aan zoveel verschillende soorten eiwitten kan binden om ze te helpen.
Door één enkel vouwend eiwit te meten kwamen de wetenschappers er achter hoe een chaperonne werkt. De onderzoekers verbonden het vouwende eiwit aan kleine plastieken balletjes, die door een laserbundel werden opgepakt. Doordat het vouwen de aminozuurketen significant korter maakt, kwamen de plastieken balletjes te verschuiven. De laser registreerde dat. Zo konden de onderzoekers het vouwproces met lengtemetingen volgen.
Tijdens dit proces stelden de wetenschappers vast dat het eiwit stap voor stap verschillende lengtes aannam. Dat gaf aan dat het eiwit op sommige momenten gedeeltelijk gevouwen was – een effect dat te wijten is aan de chaperonnes die het gevouwen deel van het eiwit stabiliseerden. Zonder de hulp van de chaperonnes zou het eiwit in één stap van ontvouwen naar volledig gevouwen toestand gaan.
Het is van uitermate groot medisch belang dat men het begrip vouwen van eiwitten beter begrijpt. Eiwitten liggen met name aan de basis van alle biologische functionaliteit. Als er tijdens het vouwen iets mis worden eiwitten niet productief bovendien blijven ze dan ook plakkerig. Deze plakkerigheid lijkt ten grondslag te liggen aan veel ziekten, waaronder Alzheimer, en veroudering.
(LVD)
