Onderzoekers van het Biozentrum van de Universiteit van Basel hebben een methode ontwikkeld om de beweging van eiwitten in de cel te volgen. Ze labelden eiwitten met kleine nanosensoren, zogenaamde nanobodies, waarmee de wetenschappers de route van de eiwitten door de cel kunnen volgen en traceren. De methode beschreven in het huidige nummer van PNAS is geschikt voor een breed scala aan onderzoeksdoeleinden.

Membraaneiwitten zijn een basiscomponent van elke individuele cel van het menselijk lichaam en spelen een vitale rol in de celstructuur, stofwisseling en transport. Ze zorgen ervoor dat veel stoffen, zoals hormonen en andere eiwitten, worden vanaf het celoppervlak in de cel getransporteerd of opnieuw uitgevoerd.

Het is vrij eenvoudig om de verdeling van membraaneiwitten in de cel te bepalen. Het volgen van de paden die ze binnen de cel nemen en het identificeren van hun beoogde bestemming is aanzienlijk moeilijker. Het nieuwe nanobody-instrument, ontwikkeld door de onderzoeksgroep Spiess van het Biozentrum, Universiteit van Bazel, maakt het mogelijk om de beweging van eiwitten in en uit de cel te observeren. In de toekomst, deze kwantitatieve methode kan ook worden toegepast om de moleculaire transportmechanismen in de cellen op te helderen.

Kleine antilichamen als nanosensoren

De onderzoekers gebruikten zogenaamde nanobodies, kleine antilichaamfragmenten. Deze bestaan ​​uitsluitend uit een enkele eiwitketen en dus in tegenstelling tot antilichamen die zijn samengesteld uit vier eiwitten, ze hebben het voordeel dat ze slechts ongeveer een tiende van de grootte zijn, zeer compact en stabiel. "Nanobodies werden oorspronkelijk verkregen van kamelen en lama's. We veranderden de nanobodies, zodat we ze kunnen produceren met behulp van bacteriën en ze kunnen gebruiken als nanosensoren, " zegt professor Martin Spiess.

Nano-tags maken live volgen mogelijk

De nanobodies kunnen genetisch worden gewijzigd om te fluoresceren. "We hechten ze als een tag aan het beoogde eiwit, waar ze vast blijven zitten, ongeacht de weg die het eiwit neemt om de cel binnen te gaan, " legt Dominik Buser uit, een postdoc in het laboratorium van Martin Spiess en de eerste auteur van de studie. Met behulp van een microscoop, het pad van binnenkomst en distributie van oppervlakte-eiwitten kan worden waargenomen in levende cellen.

"De nanosensor met zijn fluorescerende kleurstof maakt de exacte bewegingen van de eiwitten zichtbaar. Hierdoor kunnen we de natuurlijke paden volgen die de eiwitten de cel in gaan, evenals de snelheid van transport binnen de cel." de onderzoekers veranderden de nanobodies, op een manier dat de eiwitten door de elektronenmicroscoop in de cel konden worden gelokaliseerd.

In de toekomst, het onderzoeksteam is van plan deze nieuwe methode toe te passen om verschillende eiwitten te volgen en te traceren en hun transportroutes nader te bestuderen.