Cellen zijn gecompartimenteerd door membranen en eiwitten die in deze membranen aanwezig zijn, spelen een belangrijke rol bij het transporteren van cellulaire informatie. Om een ​​goede functie van deze eiwitten te laten plaatsvinden, moet een tertiaire eiwitstructuur worden gevormd door het juiste vouwproces. In een studie gepubliceerd in Nature Chemical Biology , werd het vouwproces van een glucosetransporter - een complex membraaneiwit - voor het eerst geïdentificeerd met behulp van een magnetisch pincet met één molecuul.

Met behulp van het endoplasmatisch reticulum (ER) membraaneiwitcomplex (EMC) en een lipidemolecuul met een specifieke structuur, werd de vouwroute van een glucosetransporter volledig opgehelderd in een fysiologische omgeving. Door middel van bio-informatica werd ook ontdekt dat het structuurvormende vermogen van het membraaneiwit en zijn vermogen om glucose te transporteren, een evenwicht moesten hebben bereikt tijdens zijn evolutionaire geschiedenis.

Hoewel de structuren van veel membraaneiwitten - waaronder glucosetransporters - al zijn onthuld door recente ontwikkelingen in de structurele biologie, zoals cryo-elektronenmicroscopie, blijft de vouwroute waarin de structuren van deze membraaneiwitten worden gevormd bijna volledig onbekend. In 2019 rapporteerde het onderzoeksteam in Science dat de vouwroutes van membraaneiwitten kunnen worden onthuld met behulp van een magnetisch pincet, wat de eerste keer in de wereld is dat de vouwroute van een membraaneiwit werd onthuld.

Magnetische pincetten kunnen worden gebruikt om kracht uit te oefenen op een enkel eiwit, waardoor de structuur van een eiwit volledig wordt ontvouwd. Als de uitgeoefende kracht vervolgens wordt verlaagd, is het bovendien mogelijk om het proces te observeren waarbij het vrijgekomen eiwit zich weer in zijn oorspronkelijke gevouwen vorm hervouwt (Figuur 1,2).

Glucosetransporteiwitten, zoals de naam al doet vermoeden, zijn een groep eiwitten die een route hebben waardoor glucose kan passeren. Glucosetransportroutes zijn functioneel essentieel, maar deze routes fungeren ook als obstakels bij het vormen van de tertiaire structuren van membraaneiwitten. Cellen hebben verschillende helpers om deze problemen op te lossen. In deze studie werd gevonden dat de EMC - een soort eiwitchaperonne - en uniek gestructureerde lipidemoleculen samenwerken om de glucosetransporter te helpen bij de vorming van zijn structuur.

In het bijzonder werd bevestigd dat het domein dat overeenkomt met de helft van de glucosetransporteiwitten die zich in de N-terminus bevinden, stabielere structuurformaties bevatte in vergelijking met de eiwitten van het daaropvolgende C-terminusdomein (Figuur 2). Met behulp van bio-informatica bleek dit kenmerk van glucosetransporteiwitten geconserveerd te zijn in alle metazoan-suikertransporteiwitten (Figuur 3). Door deze waarnemingen kan worden geconcludeerd dat de cel een evenwicht moest vinden in zijn structuur door een deel van zijn structuurvormende vermogen op te offeren om meer functioneel superieure membraaneiwitten te verkrijgen door zeer functionele chaperonnes of uniek gestructureerde lipidemoleculen te ontwikkelen. + Verder verkennen

Lab vindt nieuwe detailniveaus over belangrijke membraaneiwitten