Vouwen van eiwit maakt leven mogelijk

En voor elk soort eiwit is een speciale taak weggelegd, zoals bijvoorbeeld voedselopname. Ze kunnen die taak alleen uitvoeren als ze opgevouwen zijn zoals een klos wol. Sommige eiwitten doen hun werk buiten de cel. Daarvoor moeten ze zich door de buitenwand van de cel bewegen. Maar als ze binnen de cel al opgevouwen zijn, zijn ze te groot en passen ze niet in de transportkanalen die ze gebruiken om op de ‘werkvloer’ te komen. Dus ontvouwen de bolle eiwitten zich tijdens hun reis soms tot een lange, dunne sliert, die wel door de kanalen past. Als het eiwit op zijn bestemming aankomt, vouwt het zich weer op tot een bol, om daarna aan het werk te gaan.

Al dat vouwen gaat bij eiwitten niet vanzelf. Ze hebben daar hulp bij nodig: de speciale chaperonne- eiwitten. Driessen en Bechtluft waren vooral geïnteresseerd in chaperonnes die ontvouwen eiwitten netjes uitgerekt houden. Ze wilden weten of een uiteengevouwen eiwitsliert met hulp van een chaperonne wel echt helemaal ontvouwen is, of dat er toch nog kleine vouwen in zitten.

Om dat te onderzoeken, gingen Driessen en Bechtluft eerst zélf opgevouwen eiwitten uiteen trekken, zodat ze heel precies het op- en ontvouwen konden waarnemen. “Voor het trekmechanisme schakelden we de hulp in van onze Amsterdamse collega’s van AMOLF: die beschikten over een microscopisch klein pincet waar we een enkel eiwit tussen plaatsten”, zegt Driessen. Zo konden hij en Bechtluft heel voorzichtig aan het eiwit trekken en het weer terug laten veren.  Tegelijk berekenden ze hoeveel kracht dat precies kost.

Uit die berekeningen bleek dat een eiwit onder spanning van het pincet zich met plotse schokken ontvouwt. Zulke schokken wijzen erop dat het eiwit in meerdere stappen ontvouwen wordt. Het leek alsof de biologen aan een warrige klos wol trokken. Ook dat gaat niet in een soepele beweging, maar met horten en stoten. “Van de plotse ontvouwingen kun je een patroon tekenen”, laat Driessen zien, wijzend naar een grafiek. En elke keer dat de wetenschappers aan het eiwit trokken, dook hetzelfde patroon weer op. “Dat betekent dat het eiwit –  nadat we het helemaal uitrekken en terug laten veren – gewoon weer terugvalt in zijn oorspronkelijke vouwing.” Met andere woorden: de wetenschappers konden op deze manier het ontvouwen van een eiwitmolecuul uitstekend volgen.

Maar hoe zit dat als de chaperonne meedoet? De vraag is of deze ervoor zorgt dat het eiwit helemaal ontvouwen blijft. Dus herhaalden Driessen en Bechtluft het trekexperiment, maar dan met een chaperonne- eiwit erbij. En inderdaad: nadat de biologen het eiwit in aanwezigheid van de chaperonne voor een tweede keer uit elkaar trokken, bleven de schokpatronen uit. Het was alsof de wetenschappers aan een slap koordje trokken in plaats van aan een in elkaar gedraaide klos wol. Volgens Driessen is dat hard bewijs dat het eiwit zich niet meer terugvouwt, maar dankzij de chaperonne helemaal ontvouwen blijft. Zo past het eiwit dus gemakkelijk door de transportkanalen van de cel.

Verder hebben de onderzoekers geëxperimenteerd met aan elkaar geplakte eiwitten. Ook die zijn na het toevoegen van chaperonne-eiwit veel soepeler uiteen te trekken dan zonder. Volgens Driessen kan dat belangrijk zijn voor onderzoek naar ziekten zoals Alzheimer en BSE. “Bij Alzheimer gaan verkeerd gevouwen eiwitten samenklonteren. Zo overwoekeren ze hersencellen. We zijn er met deze techniek achter gekomen dat chaperonne-eiwitten zo’n samenklontering echt tegen kunnen gaan. We kwamen daar onverwachts achter, moet ik zeggen. Maar het levert wel nieuwe onderzoeksperspectieven op.”

Zie video