MOLECULAIRE MAL VOOR EIWITTEN GEMAAKT MET MICA, SUIKER EN PLASTIC

Alle chemische reacties in een levende cel berusten op herkenning. De vorm van een enzym is bijvoorbeeld perfect afgestemd die van het substraat, het molecuul dat moet worden omgezet. Het is als een sleutel die in een slot past, al is wellicht een betere vergelijking die tussen hand en handschoen, omdat een enzym zijn vorm altijd wel wat aanpast zodra het substraat heel dicht is genaderd. Het valt niet mee om een zo'n goede pasvorm langs kunstmatige weg te verkrijgen. Onderzoekers van de universiteit van Washington in Seattle hebben onlangs echter een eenvoudige methode ontwikkeld om moleculaire afdrukken te maken van een aantal veel voorkomende eiwitten. Met die moleculaire mallen konden ze vervolgens selectief het betreffende eiwit uit een oplossing vissen (Nature, 15 april 1999).

Moleculaire herkenning is afhankelijk van de grootte en vorm van een molecuul en van de aanwezigheid van karakteristieke chemische groepen. Wanneer een enzym en zijn substraat een binding aangaan worden er bijvoorbeeld waterstofbruggen gevormd die de twee moleculen op een heel specifieke manier ten opzichte van elkaar vasthouden. Om een afdruk van de eiwitten te kunnen maken, werden ze eerst los van elkaar op een plaatje mica gelegd. Dat is niet alleen atomair vlak, maar is bovendien aan het oppervlak negatief geladen, waardoor denaturatie van het eiwit zoveel mogelijk wordt voorkomen en de natuurlijke (actieve) vorm behouden blijft. Vervolgens werd het geheel bedekt met een dun suikerlaagje. Suikers vormen namelijk ook waterstofbruggen, en dat heeft twee belangrijke voordelen. Allereerst wordt zo voorkomen dat het eiwit tijdens alle noodzakelijke latere bewerkingen zijn vorm alsnog verliest, en verder wordt volgens de onderzoekers in de suikermal een natuurgetrouwe afbeelding verkregen van de plaats van de belangrijkste waterstofbruggen. Hierdoor zou de moleculaire herkenning sterk worden bevorderd. Over het suikerlaagje werd vervolgens een dun laagje plastic gelegd, waarna het geheel van de ondergrond werd afgepeld en de eiwitten werden afgebroken.

Zo kon een eiwit met de bijpassende mal selectief uit een oplossing worden gevist. Hoewel in principe elk passerend molecuul in de holtes vast kan komen te zitten, is de binding van het juiste eiwit zoveel sterker, dat na verloop van tijd alle holtes gevuld zijn. Met deze methode worden dus veelbelovende mogelijkheden geopend ten behoeve van de analyse van eiwitten in bloed of urine of voor de ontwikkeling van biomedische materialen. (Rob van den Berg)