Groningse onderzoekers hebben de beweging van één enkel transporteiwitcomplex in een lipide bilaag in beeld gebracht. Een wereldprimeur, melden ze deze week in Nature.

De publicatie suggereert dat de primeur vooral zit in die lipide bilaag, die qua structuur zeer sterk leek op een natuurlijk celmembraan. Bij eerdere pogingen werden de transporteiwitten ingebed in oppervlakte-actieve stoffen die er veel minder op leken, en het is maar de vraag of hun werking dan nog helemaal natuurlijk is.

Als modeleiwit gebruikten RuG-hoogleraar Antoine van Oijen en postdoc Guus Erkens het zogeheten Glt_Ph-complex, dat bij archaea zorgt voor opname van de voedingsstof aspartaat. Zo’n complex is een trimeer dat bestaat uit drie identieke transporteiwitten, die elk voor zich in staat zijn om aspartaat naar binnen te sluizen. Tijdens dat transport veranderen ze van vorm, en eerder röntgenkristallografisch onderzoek heeft aangetoond dat ze niet altijd alledrie in dezelfde stand staan.

De vraag is dan of ze gesynchroniseerd functioneren en elkaars werking versterken doordát ze in verschillende standen staan, of dat ze zich niets van elkaar aantrekken en de toestand, waarin je het trimeer aantreft, een kwestie is van stom toeval.

In Groningen zijn ze die onderzoeksvraag nu te lijf gegaan met Förster resonance energy transfer (FRET), een techniek die er op neerkomt dat twee fluorescente groepen pas licht gaan geven als ze vlak naast elkaar zitten.

De onderzoekers voorzagen een aantal Glt_Ph-eiwitten op een strategische plek van één van beide merkers. Vervolgens maakten ze een mix van die eiwitten met synthetische lipiden. Als het goed is ontstaan er dan vanzelf holle bolletjes (liposomen) met een lipide bilaag als buitenwand en hier en daar een Glt_Ph-trimeer dat er doorheen steekt. Er zullen dan altijd wel bolletjes tussen zitten met slechts één trimeer dat bovendien één exemplaar van elk van beide fluorescente merkers bevat (via de concentratieverhoudingen kun je dit toeval uiteraard een handje helpen).

Onder een fluorescentiemicroscoop kijk je welke liposomen aan deze voorwaarden voldoen. Waarna je er een laserbundel op richt en kijkt of je het FRET-signaal ziet.

Om een lang verhaal kort te maken: het signaal was inderdaad te zien. Het knipperde dusdanig dat er maar één conclusie mogelijk was: de eiwitten werken geheel onafhankelijk.

En passant werd het vermoeden versterkt dat de eerdere proeven met andere oppervlakte-actieve stoffen misschien niet representatief waren. In elk geval zijn de resultaten die je met de lipide bilaag krijgt, duidelijk anders. En ze sluiten volgens de onderzoekers beter aan bij wat je van eiwitgedrag verwacht.

Het kan implicaties hebben voor het onderzoek naar menselijke neurodegeneratieve ziektes. Die worden door sommigen in verband gebracht met een glutamaattransportcomplex in de hersenen, dat sterk op Glt_Ph lijkt. Als een gebrek aan synchronisatie binnen dit complex volmaakt natuurlijk is en géén afwijking, is dat alvast één mogelijke oorzaak van alzheimer, ALS en huntington die we rustig kunnen schrappen.

bron: RuG, Nature