Dankzij DNA-origami kun je nu synthetische kernporiecomplexen opbouwen waarvan je de samenstelling exact weet. Zo kun je de werking van zo’n complex een stuk gemakkelijker bestuderen, schrijven Cees Dekker en collega’s van de TU Delft en de TU München in Nature Communications.

In eukaryote cellen verzorgen die kernporiecomplexen (NPC’s) al het stoffentransport van en naar de celkern. Elk complex bestaat uit honderden zogeheten nucleoporine-eiwitten: een deel vormt de poriestructuur, de rest zit in het gat en zorgt voor de selectiviteit.

Die laatste staan bekend als FG-Nups. Ze behoren tot de categorie eiwitten die zichzelf niet in een vaste 3D-vorm vouwen. Bepalen hoe ze dan wél in dat gat zitten, hoe het transportmechanisme werkt en waar de selectiviteit precies vandaan komt, is daardoor uitermate lastig. Tot nu toe weten we het gewoon niet.

Het idee van Dekker en collega’s is nu om de structuureiwitten te vervangen door een ring met een binnendiameter van 34 nm, opgebouwd uit DNA-strengen die op een uitgekiende manier op elkaar passen. Op een aantal plekken (in deze studie 8 of 32) laat je er aan de binnenkant een stuk enkelstrengs DNA uit steken. Aan je FG-Nups hecht je de complementaire streng, en zo weet je zeker dat in je synthetische kernporie precies 8 of 32 van die eiwitten komen te hangen.

De volgende stap is dat je gaat spelen met de aminozuurvolgorde van die FG-Nups en kijkt wat dat voor verschil maakt.

Als proof of principle hebben ze in Delft geëxperimenteerd met twee varianten: een natuurlijke Nup genaamd NSP-1 (uit een gistcel) die vrij sterk hydrofoob is, en het synthetische NSP1-S waarin de meest hydrofobe aminozuren (fenylalanine, isoleucine, leucine en valine) zijn vervangen door serine dat juist hydrofiel is.

Onder de elektronenmicroscoop kun je inderdaad verschil zien: bij een ring met NSP1 lijkt er meer eiwit in het gat te zitten dan bij NSP1-S, wat suggereert dat die laatste eiwitten wat meer uitwaaieren over de rand. Dat laatste kun je ook zien aan het strepenpatroon van de DNA-ring, dat vager lijken te worden.

Wordt ongetwijfeld vervolgd.

bron: Nature Communications