Een nieuwe studie van de Universiteit van Illinois heeft voor het eerst vastgelegd hoe scramblases, een familie van eiwitten die een belangrijke rol spelen bij het onderhoud en de reparatie van celmembranen, op moleculair niveau werken.

Het onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications, richt zich specifiek op een scramblase-eiwit genaamd TMEM16F.

"Begrijpen hoe scramblases werken is van groot medisch belang", zegt Gustavo Vasquez, een postdoctoraal onderzoeker bij het departement natuurkunde in Illinois en hoofdauteur van het onderzoek. "De abnormale activiteit of regulatie van scramblases is in verband gebracht met verschillende medische aandoeningen, waaronder neurologische aandoeningen, spierdystrofieën en zelfs bepaalde soorten kanker."

Scramblases bevinden zich in het celmembraan en functioneren om het evenwicht ervan te behouden. Ze doen dit door lipiden (vetzuren) van de ene kant van het membraan naar de andere te kantelen. Deze actie helpt bij het repareren van beschadigde membranen.

"Wat we ontdekten is dat scramblases membraanporiën genereren die groot genoeg zijn om de hele lipidenkopgroep door te laten", zei Vasquez. "In feite konden we aantonen dat de meeste lipiden door dit mechanisme werden omgedraaid."

De onderzoekers gebruikten een techniek die bekend staat als "Förster resonance energy transfer", of FRET, om de veranderingen in de afstand tussen twee fluorescerende kleurstoffen te meten die aan de tegenoverliggende zijden van het membraan waren bevestigd.

"Door deze techniek te gebruiken, konden we zien dat het membraan uitzet en samentrekt", zegt Leonid Chernomordik, hoogleraar natuurkunde in Illinois en co-auteur van het onderzoek. "Deze verandering in membraanvorm was niet willekeurig, maar volgde eerder een specifiek patroon."

De onderzoekers geloven dat de scramblase op een coöperatieve manier werkt, waarbij meerdere eiwitten samenwerken om de membraanporiën te genereren.

"Het is waarschijnlijk dat de scramblase-eiwitten zichzelf assembleren tot een groter complex dat fungeert als een machine om de lipiden om te draaien," zei Vasquez. "Deze bevinding heeft belangrijke implicaties voor het ontwerp van medicijnen die zich richten op scramblases, omdat het suggereert dat medicijnen die zich richten op de assemblage van het complex effectiever kunnen zijn dan medicijnen die zich richten op de individuele eiwitten."

De onderzoekers proberen nu de moleculaire structuur van het scramblasecomplex te begrijpen en hoe het interageert met het celmembraan.

"Dit werk biedt een solide basis om te begrijpen hoe deze belangrijke eiwitten werken en hoe hun activiteit kan worden gecontroleerd", aldus Chernomordik.