Onderzoekers VUmc maken het vouwen van eiwitten zichtbaar
Array
Het op de juiste manier opvouwen is essentieel voor het goed functioneren van eiwitten. Verkeerd gevouwen eiwitten komen bijvoorbeeld voor bij aandoeningen als de ziekte van Alzheimer en Parkinson. Het vouwen van eiwitten gebeurt door middel van een zogenaamd ‘chaperonnecomplex’, die eiwitten helpt correct te vouwen. Een dergelijk ‘chaperonnecomplex’ bestaat uit een holle structuur, waarin het te vouwen eiwit gecontroleerd in de juiste houding gebracht wordt. Onder leiding van prof. Saskia van der Vies van VU medisch centrum zijn onderzoekers er voor het eerst in geslaagd om een ‘chaperonnecomplex’ met daarin een nieuw gevouwen eiwit zichtbaar te maken. Onderzoekers maakten daarvoor gebruik van cryo-elektronenmicroscopie en beeldreconstructie. De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
Alle organismen bevatten zogenaamde chaperonnecomplexen, die tot functie hebben om eiwitten op een juiste manier te helpen vouwen. Deze complexen bestaan zelf uit een grote hoeveelheid eiwitten die samen een holle structuur vormen. Een te vouwen eiwit wordt in de holte gebonden, waarna het gevouwen wordt. De chaperonnecomplexen voorkomen dat verkeerde plekken van het eiwit aan elkaar binden. Net zoals een menselijke chaperonne verkeerde interacties tussen mensen voorkomt.
Het onderzoek laat zien dat de vouwing van een eiwit niet passief is. De chaperonne moet van structuur veranderen om het eiwit in een holte te laten binden. Eenmaal gebonden wordt de vouwingholte afgesloten en vouwt het eiwit op. Na het opvouwen drukt het eiwit tegen de wanden van de vouwingholte, waardoor deze open gaat en het eiwit de holte kan verlaten. Kennis van het mechanisme leidt tot inzicht waarom eiwitten verkeerd kunnen vouwen en is van belang voor de ontwikkeling van diagnostische tests en geneesmiddelenonderzoek voor eiwitvouwingsziekten. Het onderzoek werd uitgevoerd in samenwerking met de groep van prof. Helen Saibil (Birkbeck College, Londen).
Achtergrondinformatie
De groep van Van der Vies deed het onderzoek aan het chaperonnecomplex van een geïnfecteerde E. coli bacterie; het zogenaamde GroEL-gp31 complex. Dit complex ontstaat uit het oorspronkelijk chaperonnecomplex van E. coli na infectie door bacteriofaag ‘T4’. Het nieuwe systeem is in staat om binnen tien minuten 180.000 nieuwe eiwitten te vouwen en te verspreiden. Om het vouwen van het eiwit in het vouwingscomplex zichtbaar te maken is het nodig om het eiwit in de holte gevangen te houden. Hiervoor pasten de onderzoekers een aangepaste vorm van energievoorziening toe. Door gebruik te maken van het synthetische ATP-AlF3, in plaats van het normale ATP, kan het eiwit het complex niet verlaten. Met behulp van cryo-elektronenmicroscopie (Cryo EM) maakten de onderzoekers het complex met gevangen eiwit zichtbaar. Cryo EM is een techniek, waarbij een eiwitoplossing in vloeibare helium (-273 C) bevroren wordt. Deze zeer snelle bevriezing zorgt ervoor dat de structuren van de eiwitten behouden worden doordat het water geen ijskristallen vormt waardoor het eiwit zou kunnen beschadigen.
Het artikel “Chaperonin complex with a newly folded protein encapsulated in the folding chamber” verschijnt in Nature van 1 januari 2009.
