Universiteit Twente

Endocytose blijkt eenvoudiger dan gedacht

05 juli 2011

Bij endocytose, een proces waarmee levende cellen grote moleculen kunnen opnemen, speelt het eiwit clathrine een sleutelrol. Het eiwit is in staat `kooien' te vormen waarmee de moleculen worden ingevangen. Tot voor kort was onduidelijk hoe dit proces precies in zijn werk gaat. Onderzoekers van de Universiteit Twente hebben nu met behulp van computersimulaties het mechanisme ontrafeld. Endocytose blijkt een stuk eenvoudiger te werken dan decennia lang werd aangenomen.

Cellen maken gebruik van endocytose om grote moleculen op te kunnen nemen. Hierbij wordt het molecuul ingesloten doordat het celmembraan naar binnen toe trekt en er een blaasje met daarin het molecuul ontstaat. Vervolgens wordt dit blaasje binnen de cel naar de juiste plaats getransporteerd.

Ouderwetse voetbal
Het is al lang bekend dat het eiwit clathrine een sleutelrol speelt bij het inpakken van de moleculen. Het eiwit is namelijk in staat 'kooien' te vormen die een stukje celmembraan met daarin het molecuul insluiten. Deze kooien lijken qua structuur op ouderwetse voetballen, bestaande uit enkel vijf- en zeshoeken. Ook was bekend dat de clathrines in de cel vlakke structuren vormen die, net als een honingraat, enkel bestaan uit zeshoeken. Tot voor kort was het echter onduidelijk hoe de clathrines van de ene structuur naar de andere kunnen overgaan, en dus hoe het proces van endocytose in de praktijk werkt. Hierbij was de belangrijkste vraag hoe in een structuur van alleen maar zeshoeken, opeens vijfhoeken geïntroduceerd kunnen worden. Wetenschappers doen hier al veertig jaar onderzoek naar.

Stuk eenvoudiger
Alle voorgaande hypothesen gingen uit van gecompliceerd mechanismes met zeer veel tussenstappen. Onderzoekers van de UT hebben nu met computersimulaties aangetoond dat het mechanisme een stuk eenvoudiger is dan altijd werd aangenomen.
Uit het onderzoek komt naar voren dat als de vlakke structuur krom begint te trekken, er dusdanige spanningen in het rooster ontstaan dat een klein sterk gekromd stuk kan afbreken. Vervolgens binden losse clathrines aan het gekromde stuk, net zolang tot de eiwitkooi gereed is. De bevindingen sluiten aan bij eerdere onderzoeken waarbij op speciale electronen-microscoopbeelden al afgebroken gekromde structuren werden waargenomen. Tot op heden werden deze beelden echter niet juist geïnterpreteerd.

Onderzoek
Het onderzoek is uitgevoerd door dr. ir. Wouter den Otter en prof. dr. Wim Briels van de vakgroep Computational BioPhysics van de Universiteit Twente. Ze hebben een computerprogramma ontwikkeld waarmee ze, op basis van de eigenschappen van het eiwit clathrine, kunnen simuleren hoe de vorming van eiwitkooien in zijn werk gaat. Binnenkort worden hun resultaten gepubliceerd in het wetenschappelijke vakblad Traffic, een toonaangevend blad op het gebied van transport van moleculen door membranen. De onderzoekers zijn trots dat ze als statistisch fysici hun werk kunnen publiceren in een vakblad voor biologen. "Het laat zien dat ons werk relevant voor ze is."

anne anne2

Afbeelding: John Heuser