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
Universiteit Twente