UITEINDE VAN TAAISLIJMZIEKTE-EIWIT REGELT FUNCTIE

Het uiteinde van het eiwit dat een beslissende rol speelt bij taaislijmziekte (cystische fibrose) is wellicht in de toekomst bruikbaar als medicijn (Nature, 14 okt). Het N-einde van de aminozuurketen beïnvloedt de werking van het eiwit. Het cystische-fibrose-eiwit is een moleculair kanaal dat water en zouten door het celmembraan transporteert. Het kanaal wordt open of dicht gezet als een regulerend proteïne-kinase-A-molecuul aan een in de cel gelegen gebied (het R-domein) van het kanaaleiwit bindt. Het eveneens aan de binnenzijde van de cel uit het membraan stekende beweeglijke N-uiteinde van het eiwit beïnvloedt het open en dicht zetten van het kanaal.

Tien jaar geleden is de genvolgorde opgehelderd van het gen dat een mutatie of deletie bevat bij patiënten met cystische fibrose. Het gen codeert voor een water- en zouttransporterend kanaaleiwit. Patiënten lijden aan dik slijm in hun longen, darm en pancreas.

Sinds de ontdekking van het gen is geprobeerd een therapie te baseren op de vondst. Gentherapie, waarbij het intacte gen in cellen van de patiënt moet worden gebracht, werkt nog niet. Een andere mogelijkheid is om het kanaaleiwit in het membraan van de patiënt te brengen. Ook dat wordt geprobeerd, nog niet met veel succes. Mocht het ooit lukken dan is regulering van het eiwit de volgende klus.

Onderzoekers van het Gregory Fleming James Cystic Fibrosis Research Centre van de universiteit van Alabama hebben een fragment van 15 aminozuren (residuen 46 tot en met 60) uit het N-uiteinde van het kanaaleiwit genomen. Van dat fragment maakten ze allerlei varianten waarbij op de plaats van een vervangen aminozuur altijd een alanine kwam. Dat kan door een stuk van de genvolgorde van het kanaaleiwit te synthetiseren met op de gewenste plaats de drie nucleotiden die ervoor zorgen dat een alanine wordt ingebouwd. Ieder gen is daarna ingebouwd in een cellijn van in kweek gehouden Xenopus (een klauwpad) eicellen. Die eicellijnen brachten het gen tot expressie en het resulterende eiwit bouwden ze in hun celmembraan in. Door meting van de elektrische weerstand over één cel is de elektrolietenstroom (na activering door cyclisch AMP, waardoor normaal gesproken het eiwitkanaal open gaat staan) door het membraan te meten, waarbij duidelijk is of het kanaal open of dicht staat.

Het fragment van residu 46 tot 60 is gekozen omdat er een natuurlijke mutatie bekend is (waarbij in plaats van een asparagine op positie 58 een alanine is ingebouwd) die bij de dragers milde ziekte veroorzaakt. Vier aminozuren in het bestudeerde fragment bleken cruciaal voor de regulerende werking van het N-uiteinde. Als die in één eiwit alle vier door alanine werden vervangen bleef het kanaal dicht. Als een van de vier een alanine was, werkte het kanaal niet best.

De proef op de som werd genomen door een gen in te bouwen dat codeert voor een kanaaleiwit waar de hele oorspronkeljk N-staart aan ontbreekt (deletie van 2 tot 79). Daarbij bleven de elektrolietkanalen dicht. Werd het ontbrekende fragment als los peptide in eicellen geïnjecteerd, dan zetten de kanaaltjes zich 15 tot 30 minuten later open. Patiënten die cystische fibrose hebben door een mutatie in die N-staart en daardoor met een intact maar niet-werkend membraankanaal door het leven gaan, kunnen wellicht in de toekomst baat hebben bij een medicijn dat de werking van het N-uiteinde nabootst. Ook voor de regulatie van kanalen die via gentherapie of als heel eiwit worden ingebracht kan deze gedetailleerde kennis misschien nog iets betekenen.