Zijderupsen zijn nuttig voor meer dan alleen het maken van sterke en absorberende draden van zijdeachtige draad voor de textielindustrie. Een groep KAUST-wetenschappers heeft deze rupsachtige insecten nu overgehaald om de menselijke vorm van E-selectine te maken, een kritisch adhesiemolecuul dat betrokken is bij ontstekingen, kanker en andere ziekteprocessen.

Werken met medewerkers aan de Kyushu University in Japan, biochemicus Jasmeen Merzaban en haar team ontwikkelden zijderupsen om verschillende varianten van E-selectine te produceren. Vervolgens bestudeerden ze hoe de verschillende adhesie-eiwitten interageerden met cellen, ontdekken dat de moleculaire plakkerigheid van E-selectine meer is dan hoe het terminale bindingsdomein interageert met doelwitmoleculen.

Voor de eerste keer, ze hebben aangetoond dat cruciaal voor binding de verbindende arm van E-selectine is - een zich herhalend gebied van variabele lengte (bekend als het korte consensusherhalingsdomein) dat de hand van het eiwit uitstrekt om cellen uit de stroom te grijpen.

Langer bewapende E-selectines zijn beter in het binden van bloedstamcellen, Merzaban en haar collega's melden. Maar de snelheid waarmee E-selectine de cellen grijpt, lijkt alleen gecontroleerd te worden door de hand en pols van het eiwit - het lectine en de epidermale groeifactorachtige domeinen, respectievelijk.

De bevindingen werpen licht op de natuurlijke handel in bloedbestanddelen in en uit weefsels. Ze kunnen ook verklaren hoe kwaadaardige kankercellen in het bloed worden opgevangen in verre organen om nieuwe tumoren door het hele lichaam te zaaien.

"Het evalueren van het vermogen van componenten van het E-selectine-molecuul om adhesie-interacties te blokkeren op basis van ons werk zou resultaten kunnen opleveren met therapeutische implicaties, ' zegt Merzaban.

Zij en leden van haar onderzoeken momenteel het potentieel voor in het laboratorium gekweekte E-selectine-eiwitten om als lokvogels in het lichaam te dienen. Deze moleculen moeten tussen kankercellen en natuurlijke E-selectines komen die in bloedvaten of in het beenmerg worden gevonden, en daardoor de snelheid van metastase verminderen, de belangrijkste doodsoorzaak door kanker, of voorkomen dat tumorcellen zich verstoppen in organen waar ze worden beschermd tegen chemotherapie.

Om meer E-selectine te produceren, het team zal opnieuw enorme aantallen transgene roomwitte zijderupsen kweken. Andere mogelijkheden voor grootschalige eiwitproductie zijn er in overvloed, inclusief het gebruik van eierstokcellen van Chinese hamsters en bacteriële kweeksystemen. Maar knaagdiercellen kunnen duur en inefficiënt zijn in het maken van recombinante eiwitten en bacteriën kunnen aspecten van de biologie van zoogdiereiwitten niet altijd getrouw repliceren.

"Het expressiesysteem van zijderupsen biedt het voordeel van het op grote schaal produceren van functionele zoogdiereiwitten met hoge opbrengsten tegen lage kosten, " zegt Fajr Aleisa, de eerste auteur van de studie en een voormalig Ph.D. student in de labgroep van Merzaban.