Het gebruik van kleine vallen om eiwitinteracties te bestuderen kan nieuwe inzichten opleveren in moeilijk te behandelen ziekten

Klompvormende eiwitten zijn aanwezig bij veel moeilijk te behandelen ziekten, zoals ALS, Alzheimer en Parkinson. De mechanismen achter hoe eiwitten met elkaar interageren zijn moeilijk te bestuderen, maar nu hebben onderzoekers van de Chalmers University of Technology in Zweden een nieuwe methode ontdekt om veel eiwitten te vangen in vallen van nanometerformaat. In de vallen kunnen eiwitten worden bestudeerd op een manier die voorheen niet mogelijk was.

“Wij geloven dat onze methode een groot potentieel heeft om het begrip van vroege en gevaarlijke processen bij een aantal verschillende ziekten te vergroten en uiteindelijk te leiden tot kennis over hoe medicijnen deze kunnen tegengaan”, zegt Andreas Dahlin, professor bij Chalmers, die het onderzoeksproject leidde. .

Het onderzoek werd gepresenteerd in het wetenschappelijke artikel ‘Stable trapping of multiple eiwitten onder fysiologische omstandigheden met behulp van kamers op nanoschaal met macromoleculaire poorten’, onlangs gepubliceerd in Communicatie over de natuur.

Eiwitten die klontjes vormen in ons lichaam veroorzaken een groot aantal ziekten, waaronder ALS, Alzheimer en Parkinson. Een beter begrip van de vorming van stolsels zou kunnen leiden tot effectieve manieren om ze in een vroeg stadium op te lossen of zelfs te voorkomen dat ze zich vormen. Tegenwoordig zijn er verschillende technieken om de daaropvolgende fasen van het proces te bestuderen, wanneer de plukjes groot zijn geworden en lange ketens hebben gevormd, maar tot nu toe was het moeilijk om hun aanvankelijke ontwikkeling te volgen, terwijl ze nog erg klein waren. Deze nieuwe vallen kunnen nu helpen dit probleem op te lossen.

De onderzoekers omschrijven hun werk als ‘s werelds kleinste poortje dat met één druk op de knop kan worden geopend en gesloten. De poorten worden vallen die eiwitten opsluiten in kamers op nanoschaal. Er wordt voorkomen dat de eiwitten ontsnappen, waardoor de tijd dat ze op dit niveau kunnen worden waargenomen wordt verlengd van een milliseconde tot minstens een uur. Met de nieuwe methode kunnen ook enkele honderden eiwitten in een klein volume worden verpakt, een belangrijk kenmerk voor een beter begrip.

“De clusters die we beter willen zien en begrijpen, bestaan ​​uit honderden eiwitten, dus als we ze willen bestuderen, moeten we zulke grote hoeveelheden kunnen vangen. De hoge concentratie in een klein volume betekent dat de eiwitten op natuurlijke wijze botsen met elkaar, wat een van de belangrijkste voordelen van onze nieuwe methode is”, zegt Dahlin.

Om de techniek te kunnen gebruiken om het beloop van specifieke ziekten te bestuderen, is voortdurende ontwikkeling van de methode noodzakelijk. “Valstrikken moeten op maat worden gemaakt om eiwitten aan te trekken die verband houden met de specifieke ziekte waarin u geïnteresseerd bent. Waar we nu aan werken is het plannen van welke eiwitten het meest geschikt zijn om te bestuderen”, zegt Dahlin.

Hoe de nieuwe vallen werken

De poorten die de onderzoekers ontwikkelden, bestaan ​​uit zogenaamde polymeerborstels die aan de mondingen van kamers van nanometerformaat zijn geplaatst. De te onderzoeken eiwitten zitten in een vloeibare oplossing en worden na een speciale chemische behandeling door de wanden van de kamers aangetrokken. Wanneer de poorten gesloten zijn, kunnen de eiwitten zich losmaken van de wanden en naar elkaar toe gaan bewegen.

Met traps is het mogelijk individuele groepen eiwitten te bestuderen, wat veel meer informatie oplevert dan het bestuderen van veel groepen tegelijk. Stolsels kunnen zich bijvoorbeeld via verschillende mechanismen vormen en verschillende afmetingen en structuren hebben. Dergelijke verschillen kun je alleen waarnemen als je ze één voor één analyseert.

In de praktijk kunnen eiwitten vrijwel elke tijdsduur in vallen worden vastgehouden, maar momenteel wordt de tijd beperkt door de levensduur van de chemische marker, waarmee ze moeten worden uitgerust om zichtbaar te worden. In het onderzoek slaagden de onderzoekers erin om de zichtbaarheid tot een uur lang te behouden.