Membraanreceptoren zijn eiwitten die het celmembraan omspannen en cellen in staat stellen met hun omgeving te communiceren. Ze spelen een cruciale rol in een verscheidenheid aan cellulaire processen, waaronder celgroei, differentiatie en metabolisme. Het bestuderen van membraanreceptoren was echter een uitdaging vanwege hun complexe structuur en dynamische aard.

Nu hebben biofysici van de Universiteit van Californië, Berkeley, een nieuwe manier ontwikkeld om membraanreceptoren te bestuderen met behulp van een techniek genaamd "single-molecule fluorescentie resonantie energieoverdracht" (smFRET). Met deze techniek kunnen onderzoekers de afstand tussen twee punten op een eiwitmolecuul meten met precisie op nanometerschaal.

De onderzoekers gebruikten smFRET om de structuur en dynamiek van de epidermale groeifactorreceptor (EGFR), een membraanreceptor die betrokken is bij celgroei en proliferatie, te bestuderen. Ze ontdekten dat de EGFR een reeks conformationele veranderingen ondergaat na binding aan zijn ligand, EGF. Deze veranderingen zorgen ervoor dat de EGFR kan interageren met andere eiwitten en een signaalcascade kan initiëren die tot celgroei leidt.

De onderzoekers zeggen dat hun nieuwe techniek nuttig zal zijn voor het bestuderen van de structuur en dynamiek van andere membraanreceptoren. Dit zou kunnen leiden tot een beter begrip van hoe cellen communiceren met hun omgeving en hoe membraanreceptoren bijdragen aan ziekten.

Hoe werkt smFRET?

smFRET is een techniek waarbij twee fluorescerende kleurstoffen worden gebruikt om de afstand tussen twee punten op een molecuul te meten. De twee kleurstoffen zitten vast aan verschillende delen van het molecuul en als ze dicht bij elkaar zitten, zenden ze licht uit van een andere kleur dan wanneer ze ver uit elkaar staan.

De onderzoekers gebruikten smFRET om de afstand tussen twee punten op de EGFR te meten. Eén kleurstof was gehecht aan het extracellulaire domein van de EGFR, en de andere kleurstof was gehecht aan het transmembraandomein. Toen de EGFR aan EGF werd gebonden, nam de afstand tussen de twee kleurstoffen af, wat aangeeft dat de EGFR een conformationele verandering had ondergaan.

Wat zijn de implicaties van dit onderzoek?

De onderzoekers zeggen dat hun nieuwe techniek nuttig zal zijn voor het bestuderen van de structuur en dynamiek van andere membraanreceptoren. Dit zou kunnen leiden tot een beter begrip van hoe cellen communiceren met hun omgeving en hoe membraanreceptoren bijdragen aan ziekten.

De onderzoekers zeggen bijvoorbeeld dat hun techniek zou kunnen worden gebruikt om de structuur en dynamiek van de G-eiwit-gekoppelde receptoren (GPCR's) te bestuderen. GPCR's vormen een grote familie membraanreceptoren die betrokken zijn bij een verscheidenheid aan cellulaire processen, waaronder zicht, geur en smaak. Ontregeling van GPCR's is in verband gebracht met een verscheidenheid aan ziekten, zoals kanker en hartziekten.

De onderzoekers zeggen dat hun techniek zou kunnen helpen nieuwe medicijnen te identificeren die zich richten op GPCR's en andere membraanreceptoren. Dit zou kunnen leiden tot nieuwe behandelingen voor een verscheidenheid aan ziekten.