UCLA-biochemici hebben een primeur in de biologie bereikt:ze bekijken met bijna atomaire details het kleinste eiwit dat ooit is gezien door de techniek waarvan de ontwikkeling de makers de Nobelprijs voor scheikunde 2017 opleverde. die techniek, genaamd cryo-elektronenmicroscopie, stelt wetenschappers in staat om grote biomoleculen te zien, zoals virussen, buitengewoon gedetailleerd.

Tot nu, deze methode heeft niet gewerkt met de duizenden veel kleinere eiwitten, die ziekten kunnen veroorzaken als ze defect zijn, die zich in cellen bevinden. Een team onder leiding van Todd Yeates, een UCLA hoogleraar scheikunde en biochemie, rapporteert resultaten die de belofte inhouden van het gebruik van cryo-elektronenmicroscopie om veel belangrijke eiwitten beter te begrijpen. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences .

"Deze nieuwe methode zou breed bruikbaar moeten zijn, " zei Yeates, die lid is van het Institute for Genomics and Proteomics en het California NanoSystems Institute aan de UCLA.

Het onderzoeksteam van Yeates publiceerde het eerste onderzoek, in 2001, op het wetenschappelijke gebied van het ontwerpen van moleculaire kooien die zijn opgebouwd uit eiwitmoleculen. In het nieuwe onderzoek zijn team gebruikte "proteïne-engineering" om 12 kopieën van een klein eiwit aan een kubusvormige moleculaire kooi te bevestigen, die is ontworpen door een voormalig afgestudeerde student van Yeates'. Het kleine eiwit, een DARPin genoemd, is te klein om alleen met cryo-elektronenmicroscopie te analyseren. Maar toen de onderzoekers de kopieën aan de eiwitkooi bevestigden, ze slaagden erin de DARPin te zien met cryo-elektronenmicroscopie.

Een uitdaging die de onderzoekers overwonnen was om de kopieën van het eiwit op een rigide manier te laten hechten. Hun nieuwe methode, die Yeates "steigers, " kan gemakkelijk worden aangepast om aan veel verschillende eiwitten te binden als een "universele eiwitsteiger."

"Het kleine eiwit dat we hebben vastgemaakt, kan zelf worden gemaakt om te binden aan andere eiwitten, die vervolgens kan worden bestudeerd met cryo-elektronenmicroscopie, " zei Yeates, wiens onderzoeksteam daar momenteel aan werkt.

De ontwikkeling van cryo-elektronenmicroscopie verdiende Jacques Dubochet, Joachim Frank en Richard Henderson de Nobelprijs voor de Scheikunde 2017.

Waarom is het zo belangrijk om een ​​eiwit zo gedetailleerd te zien?

"De laatste 50 jaar van structurele biologie ging over het proberen om gedetailleerde foto's te krijgen van alle delen van de cel om ze grondig te begrijpen, "Zei Yeates. "Een foto is 1, 000 woorden, en heel vaak het krijgen van een eerste driedimensionaal beeld van een onderdeel van de cel geeft je waardevolle inzichten - vaak verrassend en onverwacht - die je niet had kunnen voorzien. Als je het ziet, denk je vaak, nu zie ik hoe het doet wat het doet."

Veel ziekten zijn te wijten aan een mutatie of defect in een eiwit. Het zien van het defect kan inzicht verschaffen in de oorzaak van ziekten, die kunnen leiden tot nieuwe geneesmiddelen en behandelingen voor ziekten.