Voorbeeld van gekristalliseerd eiwit.

Polymeren met daarin een afdruk van een eiwit kunnen datzelfde eiwit helpen om uit te kristalliseren. Dankzij deze ‘molecular imprinted polymers’ kan de 3D-structuur worden bepaald van eiwitten die uit zichzelf geen kristallen willen vormen, melden Londense onderzoekers.

Om zulke structuren te achterhalen wordt vaak gebruikt gemaakt van röntgendiffractie; een techniek waarbij je kijkt hoe een eiwitkristal röntgenstralen verstrooit. Aan de hand van dit patroon kan je dan achterhalen wat de tertiaire structuur van het eiwit is.

Dan moet je dus eerst wel een kristal in handen zien te krijgen. Om het kristallisatieproces in gang te zetten, worden onder andere entkristallen als nucleatiekern gebruikt. Is geen geschikt entkristal beschikbaar, dan gebruiken onderzoekers ook wel andere materialen zoals mineralen of paardenhaar.

Volgens de auteurs van een publicatie in PNAS ontbreekt het echter aan nucleatiekernen die specifiek voor eiwitten gebruikt kunnen worden. Ze vermoedden dat ‘molecular imprinted polymers’ (MIPs) wel eens een ideaal uitgangsmateriaal konden zijn vanwege hun specificiteit voor het eiwit waarmee de afdruk is gemaakt. Zulke MIPs worden elders binnen de moleculaire wetenschappen al gebruikt om bepaalde stoffen weg te vangen of als detector.

Het idee was dat een MIP als een soort sjabloon voor een kristal zou kunnen dienen. “Zodra het eerste molecuul of groep moleculen wordt vastgehouden kunnen andere moleculen zich er omheen arrangeren en zo beginnen met het bouwen van een kristal”, verklaart seniorauteur Naomi Chayen.

Daarom maakten ze 7 verschillende MIPs en bestudeerden vervolgens hoe goed deze MIPs functioneerden als nucleatiekern voor 10 verschillende eiwitten. Van drie van deze eiwitten was het nog nooit gelukt om bruikbare kristallen te maken. De MIPs in dit onderzoek bestonden uit hydrogel gemaakt van polyacrylamide omdat deze hun specificiteit behouden in waterachtige oplossingen. Met een atoomkrachtmicroscoop bekeken de onderzoekers hoe hoog de affiniteit van de eiwitten was voor de MIPs.

Ze slaagden erin om 9 eiwitten te laten kristalliseren (alleen catalase wilde niet) met 6 MIPs. Het lukte namelijk ook om eiwitten te kristalliseren met MIPs van een ander eiwit met een vergelijkbare grootte, al ging dat wel minder effectief.

Volgens de onderzoekers is de structuur van eiwitten belangrijk in de zoektocht naar nieuwe medicijnen. Als de structuur van een eiwit dat betrokken is bij een bepaalde ziekte bekend is, kan er namelijk worden gezocht naar een molecuul dat op dat specifieke eiwit inwerkt. De nieuwe techniek zou volgens hen een belangrijke toevoeging zijn voor die zoektocht.

Bron: Imperial College London

Onderwerpen