Een nieuwe techniek voor het bestuderen van eiwitten
Eiwitten zijn essentieel voor het bestaan van leven. Ze functioneren alleen correct als ze op de juiste manier gevouwen zijn. Daarbij worden ze geholpen door andere eiwitten. Al dit gedrag is temperatuursgevoelig. Een nieuwe techniek, ontwikkeld door FOM-promovendus Rimco Geels, maakt het mogelijk om de temperatuursafhankelijke samenstelling van eiwitten met massaspectrometrie zeer nauwkeurig te meten. Daarmee krijgen biochemici een nieuw hulpmiddel in handen om het gedrag van eiwitten beter te begrijpen. Geels, verbonden aan het FOM-Instituut voor Atoom- en Molecuulfysica (AMOLF) in Amsterdam promoveert op 28 maart 2008 aan de Universiteit Utrecht op zijn onderzoek.
Het vouwen van eiwitcomplexen wordt geregeld door andere eiwitmoleculen. Omdat correct vouwen cruciaal is voor het goed functioneren van eiwitten, zijn onderzoekers zeer geïnteresseerd in de structuur en het functioneren van die 'helper-eiwitten', zogeheten chaperones. Een probleem daarbij is dat hun structuur afhankelijk is van de temperatuur. Als onderzoeker wil je dus graag weten wat de invloed van de temperatuur op de structuur van die eiwitten is. Om eiwitten te onderzoeken, brengen de onderzoekers ze ofwel in gasfase ofwel in een oplossing. Bestuderen van eiwitten onder goed gecontroleerde omstandigheden in de complexe micro-omgeving in het menselijk lichaam is nog nauwelijks haalbaar.
Geels heeft een recent ontwikkelde massaspectrometrische techniek zodanig verbeterd dat hij de temperatuur van een eiwitoplossing naar wens kan instellen en de moleculaire structuur van het eiwit intact kan houden tot op het moment van de meting. Zo kan hij de temperatuursafhankelijke samenstelling van de eiwitten zeer nauwkeurig meten.
Ook heeft Geels - voor het eerst - uitgebreid onderzocht wat de mogelijkheden en effecten zijn van verschillende gasfase-activeringstechnieken op grote eiwitcomplexen (zie de figuur). Dat activeren heeft als doel de complexen in kleinere stukken op te breken die ieder op zich met een massaspectrometer uitstekend van elkaar kunnen worden onderscheiden. Op basis van dat soort metingen kunnen onderzoekers de oorspronkelijke structuur van een eiwitcomplex reconstrueren. Zijn metingen zijn behulpzaam voor verdere studies naar het gedrag van andere, soortgelijke eiwitcomplexen.
Het werk van Geels biedt biochemici een nieuwe, eenvoudige en uiterst nuttige methode om het temperatuursafhankelijke gedrag van eiwitcomplexen beter te kunnen bestuderen. Daarmee kunnen de onderzoekers een belangrijke stap zetten naar het beter begrijpen van het functioneren van eiwitten.
Onderzoek als dat van Geels is typisch multidisciplinair. Het begon al in zijn eigen instituut (AMOLF) waar hij als fysicus binnenkwam, maar in zijn groep ook scheikundigen en biologen aantrof. Zijn promotor, Ron Heeren, werd hoogleraar bij de faculteit Scheikunde aan de Universiteit Utrecht. Daar zat Geels ook geregeld, om gebruik te maken van apparatuur in de groep van chemicus Albert Heck en te profiteren van diens kennis, metend aan eiwitten die geleverd waren door de groep van biologe Saskia van der Vies van de Vrije Universiteit die ook haar inzichten aan het onderzoek bijdroeg. In zijn proefschrift constateert hij dat er "zeer veel moois zit in de combinatie van natuurkunde, scheikunde en biologie."
Meer informatie bij Rimco Geels, FOM-Instituut voor Atoom- en Molecuulfysica (AMOLF), telefoon (020) 608 12 34.