Twee manieren om dezelfde eiwitketen te vouwen. De gele bolletjes zijn de labels.

Fout gevouwen eiwitten zijn veel stabieler dan gedacht en kunnen dagenlang fout blijven. Een nieuwe truc met fluorescentie heeft dat voor het eerst zichtbaar gemaakt, zo melden Benjamin Schuler ( Universität Zürich), Jane Clarke (Cambridge University) en collega’s op de website van Nature.

Hun onderzoek heeft betrekking op multidomeineiwitten. Zulke eiwitten bestaan uit twee of meer afzonderlijke modules, die nog net met een peptidesliertje aan elkaar hangen maar verder min of meer onafhankelijk functioneren. In de praktijk hoort ongeveer driekwart van alle dierlijke eiwitten tot deze categorie.

Maar tijdens het vouwingsproces willen ketenfragmenten, die eigenlijk bij verschillende domeinen horen, nog wel eens door elkaar raken. Je krijgt dan een eiwit dat er heel anders uitziet dan de bedoeling was, en dat zijn werk niet kan doen. Het grootste raadsel is eigenlijk nog hoe het komt dat het vouwingsproces in de meeste gevallen wèl correct verloopt.

Om te zien hoe vaak het bij een gegeven multidomeineiwit goed of fout afloopt, hebben Schuler en Clarke een nieuwe toepassing bedacht van een bestaande fluorescentietechniek: FRET oftewel Förster resonance energy transfer. Hierbij gebruik je twee verschillende moleculaire labels: een energiedonor en een energie-acceptor. Wanneer die 2 dicht genoeg bij elkaar komen (10 nm of minder), treedt een kwantumeffect op dat je kunt meten.

De truc is nu om donor en acceptor te monteren in delen van de eiwitketen die bij verschillende domeinen horen. Vouwt het eiwit zich goed, dan komen ze zo ver van elkaar te zitten dat ze geen interactie kunnen vertonen. Maar gaat het vouwen op een bepaalde manier fout, dan komen donor en acceptor ineens vlak naast elkaar terecht.

De onderzoekers hebben dit in vitro uitgeprobeerd met titine, een zeer groot spiereiwit dat uit 244 domeinen bestaat. Door hier wisselende combinaties van domeinen uit te knippen en die te labelen, konden ze aantonen dat twee identieke domeinen in ongeveer 5 procent van de gevallen door elkaar zullen raken. De halfwaardetijd van zo’n fout eiwit blijkt in de ordegrootte van een aantal dagen te liggen: kennelijk is de foute vorm behoorlijk stabiel.

Of dat laatste ook opgaat in vivo, moet nog worden uitgezocht.

Domeinen die qua eiwitsequentie sterk van elkaar verschillen, raken veel minder vaak door elkaar. De onderzoekers vermoeden dan ook dat eiwitten met niet-identieke domeinen evolutionair in het voordeel zijn. Dat het vouwproces meestal goed afloopt, zou dan uiteindelijk komen doordat eiwitten met een al te sterke neiging tot fout vouwen er allang zijn uitgeëvolueerd.

bron: C&EN, Nature

Onderwerpen