Eiwit vouwen ontraadseld

Het begrijpen van eiwitvouwing is essentieel om te begrijpen welke functie een eiwit heeft. De resultaten verschenen op 11 oktober in de online-versie van de Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), en worden later ook in het gelijknamige tijdschrift gepubliceerd.

Hoewel er in theorie veel meer vouwingsmogelijkheden bestaan, blijkt een eiwit in de praktijk vaak slechts één globale route te volgen. Het is alsof je vanuit Zuid- Duitsland over de Alpen naar Italië wilt reizen, waarbij je in theorie vele mogelijkheden hebt, maar waarbij je in de praktijk veelal een weg kiest die loopt via de Brennerpas. Uit de simulaties van de UvA-onderzoekers volgt echter dat het bestudeerde mini-eiwit in tachtig procent van de gevallen de ene vouwingsroute kiest (L) en in twintig procent van de gevallen een andere route (I). Eerdere simulaties met een minder nauwkeurige techniek, gaven een tegengesteld resultaat: daarin was de I-route juist dominant.

Tot verrassing van de onderzoekers bleek elk van beide routes (I en L) model te staan voor een van de twee algemene klassen van eiwitvouwing. Op de eerste manier bouwen lokale eenheden zoals helixen zich stap voor stap op, waarna de eenheden door diffusie tegen elkaar aan botsen en uiteindelijk de gevouwen eiwitstructuur vormen. Op de tweede manier is er een soort condensatiekern waaromheen de rest van het eiwit als het ware condenseert. Dat beide, geheel verschillende mechanismen naast elkaar kunnen bestaan in de vouwing van één soort eiwit, was nog niet eerder waargenomen in een simulatie. In hoeverre dit fenomeen ook voorkomt bij grotere, natuurlijke eiwitten is echter nog onbekend.

Een derde belangrijk resultaat is dat het simuleren van de waterige oplossing juist essentieel is om de juiste eiwitvouwing te laten ontstaan. Eerdere computersimulaties namen het effect van het water alleen maar op een gemiddelde manier mee, zonder individuele watermoleculen te laten wisselwerken met het vouwende eiwit. Het onderzoek van Bolhuis en Juraszek heeft laten zien dat het nu in principe mogelijk is om met gedetailleerde computersimulaties de precieze vouwmechanismen van eiwitten in een waterige oplossing te voorspellen. Dit zal in de toekomst leiden tot een beter begrip van de functie van eiwitten.