Een plaatje uit het filmpje van Stasevich. Rood is RNA, blauw en groen eiwitten. De grote groene vlek op de achtergrond is de kern (afb: univv. Colorado)

Onderzoekers van de universiteit van Colorado hebben de translatie in een cel via een bijzondere microscoop rechtstreeks kunnen volgen. Translatie is het proces in de cel waarbij het boodschapper-RNA in het ribosoom wordt afgelezen en waaruit uiteindelijk eiwitten ontstaan. Cruciaal voor het resultaat was de microscoop die gebruikt werd.  Die werd gebouwd door onderzoeksassistent Tatsuya Morisaki en bestaat uit twee uiterst gevoelige camera’s en heeft geen bewegende delen.  Ook Robert Singer van het Albert Einsteincollege voor geneeskunde heeft, met andere middelen een soortgelijk resultaat bereikt.

“Niemand heeft ooit een plaatje kunnen maken van een eiwit dat wordt geboren”, zegt Tim  Stasevich van de universiteit van Colorado. “Dit is een belangrijk proces in een cel en als je dat proces niet vast kunt leggen weet je ook niet wat er mis gaat. Er zijn mensen die het in vitro hebben gedaan, maar niet in een levende cel (ik neem aan dat hij bedoelt een cel die deel uitmaakt van een levend organisame; as).”
Het grote probleem was dat de beeldtechnieken waarmee de translatie zou kunnen worden vastgelegd te traag zijn. Zelfs het merken van RNA met een fluorescerend eiwit, waarmee in 2008 een Nobelprijs werd gewonnen, werkte niet. Stasevich: “Tegen de tijd dat het licht aan ging was de translatie al voorbij.”
Om dit probleem op te lossen voorzagen de onderzoekers eiwitten van receptoren die werken als slot-en-sleutel. Ze lieten hun cel een eenvoudig fluorescerend antilichaam(deel) aanmaken. Dat was de sleutel. Zodra de translatie begint past de sleutel in het slot en licht het eiwit groen op. Er is nog een eiwit in opbouw verbonden met het RNA-molecuul en zo konden de onderzoekers helder groen bijgelicht het translatieproces volgen. Door ze van verschillende biochemische merkstoffen te voorzien, konden ze de wording van verschillende eiwitten volgen, die herkenbaar waren aan de verschillende kleur.

Microscoop

Dat merken is een ding, maar hoe legt je dat vast? Daar komt de bijzondere microscoop op de proppen. Die kan het beeld van RNA en de eiwitten in twee kleuren vastleggen. Overigens schijnt bij het Howard Hughes-instituut een soortgelijk ontwerp gemaakt te zijn. De ontwerper daarvan, Brian English, heeft aan de publicatie meegewerkt.
Door hun experimenten leerden de onderzoekers dat de eiwitten met een tien aminozuren per seconde worden opgebouwd. Ook konden ze beter de vorm van polysomen, ketens van ribosomen, herkennen (eerder rond dan uitgerekt). Soms reageren polysomen op elkaar, zelfs als ze gescheiden eiwitten produceren.

De onderzoekers hopen met het in beeld brengen van zo’n belangrijk proces in de cel dat er meer en diepere kennis beschikbaar komt over wat er zich in die cel afspeelt. Dan gaat het onder meer om het vouwen van eiwit. Verkeerd gevouwen eiwitten kunnen leiden tot ernstige ziektes zoals Alzheimer of Parkinson.  Ook is interessant uit te vissen hoe virussen er in slagen de cel voor het eigen karretje te spannen (virussen hebben geen eigen translatiesysteem).
Bij ziektes zoals kanker zijn vaak meer genen betrokken die op de een of andere manier met elkaar communiceren. Misschien dat de microscoop van Tatsuya Morisaki en Brian English daar meer duidelijkheid over kan geven.

Bron: EurekAlert