Het plantentoxine ricine is een van de meest giftige van nature voorkomende eiwitten, waardoor het een extreem gevaarlijk biowapen is. Ricine-aanvallen hebben in de loop der jaren een aantal keer de krantenkoppen gehaald, waaronder de spectaculaire 'paraplumoord' in Londen in de jaren 70, of de ricinbrieven gericht aan Barack Obama in 2014. Er is geen tegengif.

Ricine vernietigt de ribosomen van cellen, waardoor een van de fundamentele processen die nodig zijn voor het leven inactief wordt. Zelfs minieme doses kunnen binnen 36 tot 72 uur dodelijk zijn. De plant die het dodelijke gif produceert, Ricinus communis, komt ook voor in enkele voortuinen en parken. Ricinusolie gewonnen uit de zaden van de plant heeft medische en industriële toepassingen.

Wetenschappers zijn al tientallen jaren op zoek naar een effectief tegengif voor ricine. Echter, cytotoxinen zoals ricine bieden ook belangrijke inzichten in de moleculaire kenmerken van cellen, zoals de contactpunten die het gif gebruikt om cellen binnen te dringen. Er is ook de vraag hoe cellen zichzelf kunnen beschermen.

Ricin vereist toegangscode die suiker bevat

IMBA-onderzoekers hebben nu ontdekt dat suiker een sleutelfactor is. De onderzoekers identificeerden twee genen die ricine zo dodelijk maken. Fut9 en Slc35c1 reguleren het metabolisme van een bepaalde suiker in cellen, een essentiële monosacharide genaamd fucose – niet te verwarren met fructose of fruitsuiker. Fucose hecht zich aan eiwitten en kan vervolgens hun vorm en functie veranderen. Omdat fucose zich ook hecht aan eiwitten in de celwand, het speelt een belangrijke rol in de communicatie en het transport tussen cellen en hun omgeving. Zoals gemeld in Celonderzoek , zowel Fut9 als Slc35c1 zijn verantwoordelijk voor het toxische effect van ricine omdat ze het gif toegang geven tot de transportsystemen van cellen, waardoor het de ribosomen kan bereiken, die het uiteindelijk vernietigt.

"Het remmen van deze genen, bijvoorbeeld door middel van een gesynthetiseerd molecuul, belemmert het transport van ricine naar de cellen en voorkomt dat het de ribosomen bereikt, waar het zulke aanzienlijke schade kan aanrichten. Dit komt omdat het gif een typische suikersignatuur op de celwand vereist waaraan het zich kan hechten, " zei Jasmin Taubenschmid, een promovendus in het IMBA-team onder leiding van Josef Penninger.

Taubenschmid en eiwitonderzoeker Johannes Stadlmann zijn de hoofdauteurs van de recent gepubliceerde studie. Het onderzoek levert ook nieuwe inzichten op in het samenspel tussen eiwitten en suiker, die een rol speelt in fundamentele biologische processen. "In eerder onderzoek werd gekeken naar eiwitten en suiker afzonderlijk. Maar het blijkt dat vooral de interactie daartussen fascinerend is, en dit heeft een geheel nieuw niveau van informatie gegenereerd, ' zei Stadlmann.

Een speciale samenwerking met de Universiteit van Münster en de Universiteit van Heidelberg wierp licht op het mechanisme waardoor het gif inwerkt. Universitaire ziekenhuisafdelingen leverden het IMBA-onderzoeksteam celmonsters van een patiënt die fucose niet kon metaboliseren vanwege een uiterst zeldzaam genetisch defect. Hij was een van de weinige mensen die een poging tot overkoepelende moord zou hebben overleefd. Dit komt omdat ricine niet giftig is zonder deze specifieke suiker. "Onderzoek naar zeldzame ziekten levert vaak verbazingwekkende bevindingen op die nuttig zijn voor een groot aantal mensen, " zei IMBA wetenschappelijk directeur Josef Penninger.