Groot biomolecuul met ‘passen’ (oranje) probeert zich door de kernporie (grijs/zwart) te wringen (afb: Giulia Paci)

Hoe groter een molecuul is hoe meer ‘passen’ een molecuul nodig heeft om het kernmembraan te mogen passeren, bleek onderzoekers van, onder meer, de Johannes Gutenberguniversiteit in Mainz. De resultaten van het onderzoek zeggen iets over de manier waarop virussen er in slagen om hun genoom laten vermeerderen.
Hoe groter het molecuul hoe geringer de kans dat dat dat bij de kern terechtkomt. De onderzoekers rond Edward Lemke toonden ook aan dat bepaalde signalen op het oppervlak kunnen functioneren als een paspoort om alsnog toegang te krijgen. “We zijn meer te weten gekomen over het transport van grote moleculen. Ook hebben we een model ontwikkeld dat dit transport beschrijft”, zegt de hoogleraar en adjunct-directeur van het instituut voor moleculaire biologie.

Het kernmembraan (afb: WikiMedia Commons)

In een eukaryote cel is de kern beschermd door een membraan. Bij zoogdieren zitten in dat membraan zo’n 2000 gaatjes. Die gaatjes worden bewaakt (of zijn eigenlijk zelf de portiers). Normaal gesproken komen moleculen die groter zijn dan 5 nm er niet binnen, tenzij ze een ‘pas’ hebben. Lemke: “Die kernporiën zijn opmerkelijk. Ze laten eiwitten en virussen binnen RNA’s en eiwitten er weer uit. Hoewel het biologisch van grote betekenis is, is het nog steeds een vraag hoe grote eenheden tot zelfs 15 nm efficiënt kunnen worden getransporteerd en het des te onbegrijpelijker als je de structuur en de afmetingen van die kernporiën kent.”
De onderzoekers bekeken hoe virusomhullingen (capsiden) er in slagen de barrière te doorbreken. Die hebben een doorsnede van 17 tot 36 nm. De onderzoekers merkten ie capsiden om ze te kunnen volgen. Het bleek als er bepaalde ‘signalen’ op die omhulling aanwezig waren ze daarin slaagden, maar niet als die er niet waren. Hoe groter de capside hoe meer van dat soort signalen nodig waren om het kernmembraan te passeren.

Verschillende virussen

De onderzoekers bekeken een groot aantal omhullingen van verschillende virussen, waaronder het capside van hepatitus-B, het grootste. Zelfs met 240 kernlokaliseringssignalen lukte het niet dat capside door het kernmembraan te krijgen. Dat komt overeen met het resultaat van ander onderzoek dat dat alleen lukt aan rijpe besmettelijke hepatitis-B-virussen.

Het transportmodel werd opgezet in samenwerking met Anton Zilman van de universiteit van Toronto. “We laten zien dat een eenvoudig biofysisch tweeparametermodel voldoet om de voornaamste determinanten voor het transport van grote bioladingen in cellen te beschrijven”, zegt onderzoekleidster Giulia Paci van het EMBL in Heidelberg.

Bron: Alpha Galileo