Vervang je een serine door een cysteïne in het FES-kinase, dan kun je er een fluorescent labeltje aan hangen en zien wat er met het enzym gebeurt, volgt uit een Nederlandse publicatie in Nature Communications.

Kinases zijn enzymen met verschillende fysiologische rollen in celdifferentiatie en interacties tussen pathogenen en de cel, waarbij de voornaamste functie het fosforyleren van andere eiwitten is. Ook spelen ze een rol bij kanker en zijn zodoende een target voor medicijnontwikkeling. Maar over de werking van het grootste deel van de kinases is nog niet veel bekend. Tom van der Wel, Mario van der Stelt en collega’s van de Leiden Universiteit gebruikten een nieuwe strategie – chemische genetica – om het mechanisme van het FES-kinase letterlijk aan het licht te brengen.

FES (non-receptor tyrosine kinase feline sarcoma oncogene) is een potentieel target voor medicijnen tegen kanker en immuunafwijkingen. Om de functie van FES te achterhalen, wilden de onderzoekers een probe aan het enzym hangen, maar voorgaande studies kregen dat slechts voor elkaar door twee puntmutaties te veroorzaken met CRISPR-Cas9. Daarnaast gebruikten die studies ook vooral overexpressie van het gemuteerde kinase, in plaats van de normale hoeveelheden.

Dat moest makkelijker kunnen, dacht het team. Het enzym heeft op een bepaalde plek in de actieve site (DFG-1) een serine zitten, waarvan het zuurstofatoom als zwak nucleofiel werkt. Dat vervingen ze met een enkele CRISPR-knip door een cysteïne, waarvan het zwavelatoom reactiever is. Die hogere reactiviteit zorgt ervoor dat je er een fluorescente probe aan kunt hangen, zonder dat die de normale werking van FES verstoort.

Dat leidde tot twee niet eerder bekende inzichten. HL-60-cellen – uit een leukemiebloedcellijn – kunnen differentiëren tot macrofagen of neutrofielen. Van der Wel en collega’s vonden dat het inhiberen van de FES-activiteit geen invloed heeft op de HL-60-differentiatie tot macrofagen. Daarmee is dit vraagstuk, dat al lange tijd speelde in het veld en waarover tegenstrijdige verklaringen waren gevonden, opgelost.

In neutrofielen bleek FES juist essentieel. Neutrofielen zijn bepaalde witte bloedcellen die schadelijke indringers als bacteriën via fagocytose ‘opeten’ en onschadelijk maken. Met de fluorescerende probe kon het team zien waar FES zich in de neutrofielen bevond en wat het deed. Door de gemuteerde FES-variant met de inhiberende probe te behandelen en daarna te vergelijken met wildtype neutrofielen, konden de onderzoekers het mechanisme achterhalen.

Met dank aan Tom van der Wel voor toelichting.

_{Van der Wel, T. et al. (2020). Nat. Commun. 11(3216)}