Voor het eerst is de rol van chaperonnes bij het op zijn plek zetten van een membraaneiwit in beeld gebracht. Die rol blijkt behoorlijk complex, schrijven onderzoekers uit Basel in Nature Structural & Molecular Biology.

Ze vermoeden dat het relevant is voor een hele reeks aandoeningen die met verkeerd gevouwen eiwitten te maken hebben, zoals alzheimer, parkinson en taaislijmziekte.

Zulke chaperonne-eiwitten voorkomen dat een andere eiwitketen zichzelf in de verkeerde 3D-vorm vouwt en zo zichzelf onbruikbaar maakt. Hoe dat bij vrij zwevende, oplosbare eiwitten werkt is al eerder in beeld gebracht, al kostte het moeite. Maar bij een membraaneiwit in zijn natuurlijke omgeving was het nog nooit gelukt.

En meten aan een membraaneiwit in een kunstmatige omgeving vergelijkt laatste auteur Daniel Müller met ‘een koe op het ijs zetten om haar natuurlijke gedrag te onderzoeken en dan verrassende bewegingen zien.’

In Basel hebben ze nu proeven gedaan met single molecule force spectroscopy, een van de AFM-microscoop afgeleide techniek. Daarbij draaiden ze de nesteling in het membraan in feite terug. Ze prikten de AFM-tastnaald in een membraaneiwit dat al in positie zat, zodat hij zich aan een paar willekeurige bouwstenen hechtte. Vervolgens maten ze de kracht die nodig was om het eiwit uit het membraan én uit de vouw te trekken. En dat probeerden ze mét en zonder chaperonnes in de buurt.

Als voorbeeld-membraaneiwit diende een ijzerhydroxamaatreceptor (FHuA) uit E.coli, en de twee chaperonnes waarvan bekend is dat ze bij dit eiwit horen: Skp en SurA.

In een membraan ingebouwd FHuA heeft een 3D-structuur die lijkt op een houten vat, met elf zogeheten bèta-haarspelden als duigen. Wanneer je er aan trekt, zie je heel duidelijk dat die haarspelden één voor één uit het membraan losschieten, en altijd in dezelfde volgorde. Daarbij blijkt met name SurA er voor te zorgen dat het eiwit er netjes uit komt en zichzelf niet meteen in een onontwarbare knoop vouwt.

In omgekeerde richting werkt het kennelijk ook zo: dankzij SurA worden de haarspelden een voor een in het membraan opgenomen. Thermodynamisch is dat gunstig, mits het op de juiste manier gebeurt. De chaperonne zorgt vooral dat de vouwing geen doodlopende weg in slaat, zodat FHuA actief naar de juiste stand kan blijven zoeken

Skp heeft vooral een ondersteunende rol. Het is veel efficiënter dan SurA bij het uit de knoop houden van het vrij rondzwevende FHuA, maar met het inprikken van de haarspelden heeft het kennelijk niets te maken.

Zonder de chaperonnes zie je, geheel volgens verwachting, het proces vrijwel altijd misgaan.

Bron: Universität Basel