Ultragevoelige microscopietechniek werpt nieuw licht op samenstelling eiwitclusters
Onderzoekers van de Universiteit Twente (onderzoeksinstituten MESA+ en MIRA), onder leiding van FOM-werkgroepleider prof.dr. Vinod Subramaniam, ontwikkelden een ultragevoelige microscopietechniek die de samenstelling van grote eiwitclusters tot op het niveau van één enkel eiwit kan ontrafelen. Het onderzoeksteam heeft deze methode toegepast op eiwitclusters (oligomeren) van het neuronale eiwit alpha-synucleïne. Van deze alpha-synucleïne oligomeren wordt verondersteld dat ze een cruciale rol spelen in de ziekte van Parkinson. Ze publiceerden hun resultaten op 13 augustus online in Angewandte Chemie.
Inzicht in de samenstelling van oligomeren (ofwel het aantal monomere eiwitten dat een oligomeer vormt) draagt bij aan een beter begrip van neurodegeneratieve ziektes, zoals de ziekte van Parkinson, de ziekte van Alzheimer en de ziekte van Huntington. De ontwikkelde methode kan niet alleen worden toegepast op oligomeren, maar kan ook gebruikt worden om de samenstelling van andere grote eiwitclusters te bepalen.
Wetenschappelijk toptijdschrift
Het wetenschappelijke toptijdschrift Angewandte Chemie bestempelt de publicatie van dit onderzoek als een 'highly important publication', een eer die slechts voor tien procent van de publicaties in het tijdschrift weggelegd is. Het onderzoek prijkt bovendien op de cover van het tijdschrift.
Ultragevoelige techniek
De onderzoekers ontwikkelden een nieuwe variant van enkel molecuul fluorescentie microscopie die gebruik maakt van een combinatie van het fotobleken van enkele moleculen en het sub-stoichiometrisch labelen van de monomere eiwitten met lichtgevende fluoroforen. Bij sub-stoichiometrisch labelen bind je niet aan elk monomere eiwit een fluorofoor, maar slechts aan een fractie. Door de lichtgevende fluoroforen konden de oligomeren met behulp van extreem gevoelige microscopietechnieken zichtbaar gemaakt worden. Vervolgens is per oligomeer het aantal fluoroforen bepaald. Een statistische analyse van deze informatie leidde tot het inzicht dat dit specifieke type oligomeer steeds bestaat uit 31 monomere eiwitten.
Het onderzoek is uitgevoerd door Niels Zijlstra, Christian Blum, Ine Segers-Nolten, Mireille Claessens en Vinod Subramaniam van de vakgroep Nanobiophysics (NBP) en wordt financieel ondersteund door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) en de Stichting Internationaal Parkinson Fonds. Het onderzoek is nauw gelieerd aan het FOM-programma 'A Single Molecule View on Protein Aggregation' en draagt daar ook aan bij.
Voor het volledige artikel, zie: Molecular Composition of Sub-stoichiometrically Labeled α-Synuclein Oligomers Determined by Single-Molecule Photobleaching.