Onderzoekers van de Texaanse Rice-universiteit hebben een methode gevonden om eiwitten te merken met een aminozuur. Daarbij gebruikten ze niet-natuurlijke aminozuren, die verder het eiwit niet beïnvloeden in zijn werking. Daarmee kunnen ze gemakkelijker dan tot nu toe zien welke eiwitten een cel aanmaakt, m.a.w. welke genen actief zijn. Dat is voor allerlei onderzoek bijster handig al was het maar om zieke cellen van gezonde cellen te onderscheiden op moleculair niveau.
Emily Thomas en synthetisch bioloog Jonathan Silberg c.s. bouwden voort op bestaande technieken door die niet-natuurlijke aminozuren te koppelen aan transferRNA, het DNA dat ribosomen gebruiken om eiwitten te bouwen aan de hand van een RNA-mal (boodschapper-RNA). Omdat die aminozuren ‘vreemd’ zijn helpt dat onderzoekers te achterhalen welke eiwitten een cel produceert.
De ontdekking van Silberg c.s. was dat tRNA-synthetase alleen het aminozuur aan tRNA koppelt in combinatie met bepaalde chemische verbinding. Eenmaal gekoppeld zorgt tRNA ervoor dat het aminozuur in de eiwitten wordt ingebouwd die in de cel worden aangemaakt. Daarmee kunnen onderzoekers zien welke eiwitten de cel aanmaakt. “In plaats dat je de cel fysiek moet scheiden om uit te zoeken welke eiwitten die aanmaakt, maak je een schakelaar, een soort vishaak voor elk eiwit in een specifieke cel”, zegt Silberg.
Aangezien er veel eiwitten verdwijnen en verschijnen tijdens de ontwikkeling van een organisme of bij zieke cellen, zou deze techniek een handig hulpmiddel zijn en veranderingen in de cel te detecteren. Thomas spreekt van een ‘eiwitspion’. “Huidige methodes bespioneren alles, maar ik wil het specifieker hebben. Ik wil mijn spion in- en uit- kunnen schakelen, zodat ik alleen de cellen kan bekijken waarin ik geïnteresseerd ben.”

Azidonorleucine

De onderzoekers gebruikten het aminozuur azidonorleucine om de eiwitten in een Escherichia coli-cellen te ‘merken’. Volgens Thomas werkt de schakelaar als een informatische EN-poort. Wil er wat gebeuren dan moet er naast tRNA en azidonorleucine nog iets aanwezig zijn: die chemische verbinding. In het persbericht wordt die stof niet met name genoemd, maar ik meen uit de samenvatting te begrijpen dat het om rapamycine oftewel sirolimus gaat, een afweeronderdrukker. Overigens: als het aminozuur eenmaal is ingebouwd in het eiwit, valt er niks meer te schakelen.
Silberg: “In de biologie wordt veel geregeld op DNA-niveau, maar de laatste twintig jaar is steeds duidelijker geworden dat er ook op eiwitniveau geregeld wordt. We hebben veel minder genen in ons genoom dan we dachten omdat deze extra laag bestaat.”
Eiwitten zijn de werkpaarden van het leven, maar ze geven ook structuur en zorgen voor de communicatie tussen cellen. Silberg: “Ze dragen veel bij aan de complexiteit die we zien. In de toekomst zou onze techniek kunnen helpen ziektes te doorgronden door ‘kiekjes’ te maken van de aanmaak van eiwitten in een cel op verschillende momenten. Daarmee kun je gezonde en zieke cellen vergelijken.”

Bron: EurekAlert