De suiker O-GlcNAc (rood) verbonden met een eiwit (afb: WIkiMedia Commons)

Ik (=as) wist het niet, maar een groot deel van de eiwitten die ons lijf aanmaakt (85%) zou ‘onbehandelbaar’ zijn. Daarbij hebben we het ook over eiwitten die een rol spelen bij bepaalde kankers, over Alzheimer, Parkinson e.d. Die ‘onbehandelbare’ eiwitten blijken wel te beïnvloeden door suikermoleculen. Zou daarmee het ‘onbehandelbare’ behandelbaar worden? Die hoop is er wel. Harvardonderzoekers hebben nu ‘gerei’ genaakt om de rol van suikers te onderzoeken.
Suiker geldt als het kwaad, als gevaarlijk en giftig, maar ons lichaam heeft suikers nodig. Die helpen cellen om virussen en bacteriën te bestrijden, begeleiden eiwitten van cel naar cel en zorgen er voor dat die eiwitten ook functioneren. Te veel suiker, zoals bijna altijd met te veel, kan leiden tot een scala aan niet de minste ziektes zoals suikerziekte, hersenziektes en ook kanker.
85% van die eiwitten kunnen we niet aanvatten met bestaande geneesmiddelen. Een suiker, O-GlcNAc (voor fijnproevers: O (=zuurstof)-verbonden β-N-glucosamine), is te vinden bij meer dan 5000 eiwitten, waaronder vele die ‘onbehandelbaar’ zijn. Onderzoekers van de Harvarduniversiteit hebben nu een zeer selectieve O-GlcNAc-‘pen’ en -‘gum’ ontwikkeld waarmee die suiker kan worden verwijderd of toegevoegd, zonder dat het ongewenste bijeffecten heeft. Daarmee kunnen ze onderzoeken wat die suiker doet en, mogelijk op den duur, nieuwe behandelingen ontwikkelen voor het ‘onbehandelbare’.

“We kunnen nu zien wat er met bepaalde eiwitten gebeurt als je suiker weghaalt of toevoegt”, zegt promovendus Daniel Ramirez. “Dit kan heel belangrijk worden voor een groot aantal chronische ziektes zoals kanker, suikerziekte en Alzheimer”, voegt hij daar optimistisch aan toe.

Lastig

Suikers (glycanen) vindt je in alle cellen in soorten en maten, maar ze zijn lastig te bestuderen. Óf je kunt ze grof bestuderen, door bijvoorbeeld alle O-GlcNAc te verwijderen, óf je kunt suikers heel gedetailleerd bekijken door, bijvoorbeeld een suiker op een bepaald aminozuur van een eiwit te bestuderen. Geen van beide aanpakken vertelt je wat de suikers doen bij eiwitten, om de stippellijn van, in dit geval, de suiker O-GlcNAc naar de ziekte te trekken.
“Met een aanpak op eiwitniveau vullen we aanzienlijk deel van dat hiaat op”, zegt adjunct-hoogleraar Christina Woo. Het hulpmiddel is niet te breed en niet te specifiek maar precies goed, vinden de onderzoekers. Als je een eiwit op het oog hebt kun je direct bekijken wat het effect is van O-GlcNAc op dat eiwit. Zowel ‘pen’ als ‘gum’ hebben een nanostructuur voor het te bestuderen eiwit. Die structuur is aanpasbaar.
Die nanostructuur biedt mogelijkheden, maar heeft ook zijn beperkingen. Of die al of niet hecht aan het beoogde eiwit is nog wel de vraag. Ook zou dat molecuul de functie of structuur van het eiwit kunnen veranderen en het moet natuurlijk niet zo zijn dat een hulpmiddel het te onderzoeken effect verandert. Het ‘gerei’ is nog geen gepatenteerde ‘schroevendraaier’.

Om dat tegen te gaan moeten de ‘pennen’ en ‘gummen’ geen katalytische werking hebben. Het ‘schrijf-‘ en ‘wisgerei’ voor O-GlcNAc wordt al in onderzoek bij dieren toegepast. Zo wordt bij fruitvliegjes bekeken hoe die suiker inwerkt op een eiwit dat een verband heeft met Alzheimer.
Ramirez: “Als je minder glucose inneemt dan kun je deze suiker in de cellen niet produceren.” Dat zou, onder meer, betekenen dat die ziekte (Alzheimer, Parkinson of wat dan ook) verergert. Kankercellen zijn dol op suikers. Kortom: er is een hoop te onderzoeken.
De onderzoekers willen hun gerei nog beter in de greep krijgen. Zo zouden ze met optogenetica (door genetische manipulatie cellen gevoelig voor lichtpulsen maken) suikers kunnen koppelen of verwijderen met behulp van lichtpulsen. Als ze die nanostructuren zouden kunnen vervangen door kleine moleculen, dan zouden ze dichter in de buurt van behandelingsvormen komen. Ze willen ook een ‘gum’ ontwikkelen om de ‘gum’ te wissen enzovoort. Ramirez: “We proberen dit systeem in feite natuurlijker te maken en te laten functioneren zoals de cel functioneert.”

Transcriptiefactoren

Woo heeft ook ideeën om te bestuderen hoe O-GlcNac bepaalde eiwitten beïnvloedt die de genactiviteit regelen, de transcriptiefactoren. Ramirez: “We weten echt niet wat mensen ontdekken als ze deze middelen gebruiken. We zijn nu bij iPhone-1, maar we werken al de volgende generaties.

Bron: Science Daily