Lokatie van vouwing bepaalt welk ion wordt ingebouwd

De plaats in de cel waar een eiwit zich vouwt bepaalt welk metaal wordt ingebouwd. Deze revolutionaire ontdekking werd gepubliceerd door onderzoekers van de Newcastle University in Nature.

Ten minste een op de vier eiwitten bevat een metaalion. Deze metaaleiwitten vervullen vaak essentiële functies, zoals het doorgeven van elektronen in de ademhalingsketen. Hoe het juiste metaalion het juiste eiwit vindt, was tot nu toe onduidelijk. Sommige ionen binden nu eenmaal beter aan eiwitten dan andere, toch zijn er veel eiwitten die voor hun functie afhankelijk zijn van een zwakker bindend ion.

De onderzoekers keken in de cyanobacterie Synechocystis PCC 6803 naar twee metaaleiwitten. Het ene is het meest voorkomende eiwit dat het koperion Cu²⁺ heeft ingebouwd (CucA), het andere is het meest voorkomende eiwit dat het mangaanion Mn²⁺ bevat (MncA). Beide eiwitten doen hun werk in het periplasma (de buitenruimte van de cel). De eiwitten binden hun metaal met precies dezelfde liganden.

Eiwitten hebben een hogere affiniteit voor Cu²⁺ dan voor Mn²⁺. Hoe kan het dan dat niet beide eiwitten Cu²⁺ bevatten? De verklaring hiervoor is dat de twee eiwitten zich op een andere plek in de cel vouwen. CucA wordt gelijk na synthese getransporteerd naar het periplasma, waar zich veel koper bevindt. Hier vouwt CucA zich om een koperion. MncA vouwt zich in het cytoplasma, waar zich geen vrije koperionen bevinden maar wel micromolaire hoeveelheden Mn²⁺. Dus ook al zou MncA liever koper ‘willen’, de afwezigheid ervan zorgt dat het juiste ion wordt ingebouwd. Pas na de vouwing gaat MncA naar het periplasma.

Verder tonen de onderzoekers aan dat wanneer MncA zijn ion eenmaal heeft ingebouwd en gevouwen is, het niet meer voor een sterker bindend koperion kan worden ingewisseld. Hierdoor blijft MncA mangaan bevatten, ook al is er veel koper aanwezig in het periplasma.

Bron: Nature