Utrechtse onderzoekers hebben bedacht hoe je een ionkanaal overzet van zijn eigen celmembraan naar een synthetisch membraan zonder het te beschadigen. Zo kun je het opzuiveren en daarna onder realistische omstandigheden uitproberen, schrijven Jonas Dörr, Antoinette Killian en collega’s in PNAS.

Het is een vervolg op een studie van dezelfde groep die eerder dit jaar in Angewandte Chemie verscheen. Die onthulde hoe je rond zo’n membraaneiwit en de omringende lipide-moleculen een ‘bandje’ kunt leggen dat bestaat uit een copolymeer van styreen en maleïnezuur. Daarna kun je het vrijmaken uit zijn omgeving als een ‘nanodisc’ die er een beetje uitziet als subminiatuur-sushi.

In de praktijk blijkt zo’n verpakt eiwit stabiel te zijn en normaal te functioneren, vooral dankzij die omringende lipiden. Bij traditionele isolatiemethoden met oppervlakte-actieve stoffen komen die niet mee, wat vaak ten koste gaat van de werking van het eiwit. Bovendien zijn er nogal wat eiwitten die gewoon niet tegen die oppervlakte-actieve stoffen kunnen.

De nanodiscs hebben echter nog steeds het nadeel dat je nooit een potentiaal- of concentratieverschil kunt aanleggen over een eiwit dat vrij in een oplossing zweeft, of er nu een bandje omheen zit of niet. En dat terwijl veel van die eiwitten, en zeker de varianten die werken als ionkanaal, in een échte cel juist door concentratieverschillen tussen de binnen- en de buitenkant worden aangedreven.

Dörr heeft nu ontdekt dat het hele proces reversibel is, of kan zijn. Breng je de nanodiscs in contact met een lipide bilaag die een natuurlijk celmembraan imiteert, dan zie je dat ze daar in opgaan. Het membraaneiwit functioneert daarna of het altijd al in dat nepmembraan heeft gezeten.

Het is uitgeprobeerd met KcsA, een kaliumkanaal uit Streptomyces lividans dat je door E.coli kunt laten namaken als modeleiwit. Verpakt als nanodisc licht je het uit het membraan van de coli. In die vorm blijkt het zó stabiel dat je het naar hartelust kunt opzuiveren en er allerlei chromatografische en spectrometrische analyses op kunt loslaten. Vervolgens zet je de gezuiverde eiwitten terug in een nepmembraan, en kun je ongestoord het kaliumtransport bestuderen.

Het artikel besluit met een interessante suggestie voor een volgende stap: als je zo’n eiwit in zuivere vorm in zo’n membraan kunt zetten kun je de combinatie wellicht ook laten uitkristalliseren, om vervolgens via röntgenkristallografie de structuur van zo’n eiwit in zijn natuurlijke omgeving te bepalen. Onduidelijk blijft hoe ver ze daar in Utrecht nog van af zijn.

bron: UU, PNAS