ESCRT-eiwitten, belangrijk voor de celdeling, worden voortdurend vernieuwd door Vps4-moleculen (roze/geel) (afb: Beata Edyta Mierzwa, BeataScienceArt.com)
Onderzoekers van, onder meer, de universiteit van Genève denken ontdekt te hebben dat een enkel molecuul een hoofdrol speelt in de celdeling. Het molecuul Vps4 blijkt de eiwitten die zich met membraamdeling bezighouden voortdurend te vernieuwen. Zonder lukt de deling niet of moeizaam. Meteen komen er dan weer speculaties om de hoek kijken over behandelingsmethoden tegen kanker en hiv.
Cellen delen zich door alles te dupliceren en die duplicaten in aparte membranen onder te brengen. Dat is een mooi en vrij ingewikkeld proces, maar er gaat wel eens wat mis bij celdeling en dan kunnen er ziektes ontstaan. De onderzoekers richtten hun aandacht vooral op de rol van ESCRT-eiwitten. Die zijn verantwoordelijk voor de vorming van nieuwe celmembranen.
Ze werken spiraalgewijs waardoor uiteindelijk het celmembraan gesplitst wordt. Die spiralen worden continu vernieuwd met behulp van het molecuul Vps4 . Zonder dat molecuul stopt dat proces waardoor uiteindelijk de celdeling niet zal plaatsvinden.
In eerder onderzoek dat geleid werd door Aurélien Roux van de universiteit van Genève bleek dat ESCRT-eiwitten in spiraalvorm opereren, een nogal zeldzaam fenomeen bij eiwitten. Waarom dat?
Tijdens de celdeling trekt de cel in het midden samen om twee dochtercellen te vormen. Aan het eind van die zogeheten cytokinese blijven de cellen met een dun ‘draadje’ aan elkaar vastzitten, de zogeheten cytoplasmabrug. De ESCRT-eiwitten spiralen aan de binnenkant van deze ‘buis’ en vernauwen die tot de buis breekt. Roux en de zijnen lieten zien dat de spiralen zich gedragen als de veren van een horloge.
Lego
Nadat de onderzoekers erachter waren gekomen waarom die eiwitten spiralen richtten ze hun aandacht op het constructiewerk van de ESCRT-eiwitten. Tot nu toe werd aangenomen dat die eiwitten te werk gingen als bij Lego: ze vulden het membraan aan zonder het ooit los te laten. Dat klopt niet, blijkt nu.
“We observeerden de dynamiek van de ESCRT-eiwitten door ze te isoleren op een plat, kunstmatig membraan dat we gesynthetiseerd hadden van lipiden”, zegt medeonderzoeker Nicholas Chiaruttini. “In afwijking van wat wij dachten vormden de eiwitten niet een stijve, vaste, samengedrukte spiraal, maar werden de eiwitten constant vernieuwd en waren ze soepel en voortdurend in beweging.” Met behulp van een nieuwe beeldtechniek legden de onderzoekers de beweeglijkheid van de eiwitten vast.
De onderzoekers ontdekten verder dat die voortdurende vernieuwing niet zo maar gebeurt, maar dat Vps4 daar een belangrijke rol bij speelt. Roux: “Van Vps4 was bekend dat het moleculen afbreekt in polymere structuren. Het is dus een onontbeerlijk element in de scheiding van de membranen omdat het helpt de spiralen te vernieuwen.”
Het bleek dat de afwezigheid of de inactivering van dat molecuul in de helft van de gevallen verhinderde en de andere helft vertraagde. De voortdurende vernieuwing van de ESCRT-eiwitten schijnt dus belangrijk te zijn voor de celdeling.
Kanker
Kankercellen delen als wilden. Nu er meer bekend is over de rol van Vps4 zou die kennis gebruikt kunnen worden om celdeling van kankercellen te blokkeren. Bij hiv ligt het wat anders. Als een cel besmet wordt door dat virus gaat die virus-DNA aanmaken en ontstaan er vele nieuwe virusdeeltjes. Om zich te verspreiden en nog meer ellende te veroorzaken moet het celmembraan er aan. Daarbij kom de spiraaleiwitten weer in beeld. Enzovoort.
Bron: Science Daily