Internationaal team duikt in het verborgen leven van wanordelijke eiwitten

Eiwitten zijn microscopisch kleine moleculen die verschillende belangrijke functies vervullen binnen en tussen de cellen in ons lichaam, van transport en communicatie tot het genereren van energie. Wie wel eens een biologieboek op de juiste bladzijde heeft opengeslagen, weet dat die eiwitten zijn opgebouwd uit reeksen aminozuren die op kunstzinnige wijze zijn opgevouwen. De functie van een eiwit wordt bepaald door dit ingenieuze vouwproces.

Belangrijke rol ongestructureerde eiwitten

Maar lang niet alle eiwitten zijn zo mooi opgevouwen. Ongeveer de helft van de eiwitten heeft grote delen die geen stabiele structuur hebben, en dat ligt er dan zo willekeurig bij als een sliert spaghetti in de pan. Onlangs kreeg Dolf Weijers een onderzoekssubsidie van het Human Frontier Science Program om deze wanordelijke eiwitten verder te bestuderen. “Ons hele denken over eiwitten is gebaseerd op keurig opgevouwen eiwitten, en hoe structuur de functie van een eiwit bepaalt. De afgelopen jaren is duidelijk aan het worden dat ook ongestructureerde eiwitten een belangrijke rol hebben en dat zet alles op zijn kop. Dat maakt dit onderzoeksveld erg spannend.”

Weijers is vooral benieuwd welke eigenschappen in die wanordelijke eiwitten bepaalt welke functie het eiwit heeft. Bij een ‘normaal’ eiwit ligt zijn functie opgesloten in de vaste driedimensionale vouwstructuur, die bepaalt op het betreffende eiwit verantwoordelijk is voor transport, communicatie of weer een andere taak. Maar aangezien ongestructureerde eiwitten geen vaste vorm hebben, is het dus gissen hoe zo’n eiwit precies weet wat zijn rol is.

Aanpassen wanordelijk eiwit

Weijers en zijn vakgenoten Alex Holehouse (Washington University) en Hyun Kate Lee (University of Toronto) denken dat inzicht in de evolutie, uitkomst kan bieden. Met slim terugrekenen kun je achterhalen welke ketens van aminozuren in de wanordelijke eiwitten al miljoenen jaren hetzelfde zijn gebleven. Het ligt voor de hand dat de functie van het eiwit in die specifieke ketens ligt opgesloten. Weijers zal voor dit onderzoek gebruik maken van de plant levermos (ook wel parapluutjesmos) om een wanordelijk eiwit gericht aan te passen. Daarmee is te onderzoeken hoe de eigenschappen van een ongevouwen eiwit de functie bepalen.

“Het is geweldig dat we deze subsidie hebben gekregen van het Human Frontier Science Program,” zegt Weijers. “Het is namelijk spannend en vernieuwend onderzoek, en het is nog lang niet zeker dat we gaan slagen in ons opzet. Veel wetenschapsfinanciers willen de garantie hebben dat het iets concreets op gaat leveren, maar dat is bij dit soort fundamenteel onderzoek gewoon lastig te voorspellen. We begeven ons echt op de grenzen van de kennis.” Met de beurs van in totaal ongeveer een miljoen euro kunnen onderzoekers in Wageningen, Washington en Toronto aan de slag om dit mysterie te ontrafelen.