13 januari 2011

Schakelaar adrenaline in beeld gebracht door VIB onderzoekers

Jan Steyaert

De adrenaline in ons lichaam werkt in op een hyperdynamische schakelmolecule. Die heeft meerdere standen en is zo beweeglijk dat ze niet in één beeld te vatten is. Tot nu. Wetenschappers, onder wie Jan Steyaert van VIB (Vlaams Instituut voor Biotechnologie) en de Vrije Universiteit Brussel en collega’s van Stanford University, hebben de molecule als het ware ‘bevroren in actie’. Daarvoor gebruikten ze Xaperones™, door de Brusselse wetenschappers ontwikkelde kleine en stabiele antilichamen. Die binden, zoals een sleutel op een slot, en schakelen de adrenalineschakelaar in één stand (de aan-stand) waardoor de molecule nu wel in beeld te brengen is. Het toptijdschrift Nature pakt uit met de resultaten.

De doorbraak is niet alleen een wetenschappelijke primeur. De nieuw ontwikkelde techniek biedt ook geneeskundige perspectieven. De adrenaline schakelaar is het doelwit van veelgebruikte geneesmiddelen zoals astmaremmers en bètablokkers. Die laatste worden wereldwijd gebruikt als geneesmiddel bij hartaandoeningen. De toepassingen beperken zich echter niet tot astma of hartaandoeningen. Meer dan 30% van alle geneesmiddelen die vandaag te koop zijn in de apotheek schakelen soortgelijke receptoren aan of uit. Met de nieuw ontwikkelde techniek kunnen die receptoren accuraat worden beschreven, een noodzakelijke eerste stap om hun werking te bepalen en nieuwe of betere geneesmiddelen te ontwikkelen.

Adrenaline is een hormoon dat vrijkomt onder stress. Het is een boodschapper die ervoor zorgt dat het hart sneller begint te slaan, dat we plots beginnen te zweten en dat er suiker vrijgesteld wordt als direct bruikbare energiebron. Deze reacties zijn het gevolg van het feit dat adrenaline bindt met een specifieke schakelaar (de zogeheten beta2-adrenergische receptor). Die schakelaar zit ingebed in het membraan rondom onze cellen. Bindt adrenaline op de receptor, dan weet de individuele cel dat de rest van het lichaam zich klaarstoomt voor stressreacties zoals vechten of vluchten. De structuur van dit soort schakelaars is met klassieke onderzoeksmethoden onmogelijk te bepalen. Ze bewegen en trillen en veranderen voortdurend van stand, ook al is de signaalmolecule zoals adrenaline afwezig.

Samen met vorsers van Stanford University, zijn Jan Steyaert en zijn collega’s erin geslaagd om de adrenalineschakelaar als het ware te bevriezen in haar ‘aan-stand’. Daarvoor hebben ze gebruik gemaakt van een Xaperone™ dat zich als een sleutel in een slot vasthecht op de schakelaar en er zo voor zorgt dat die stopt met schakelen van stand naar stand. Het is in die ‘bevroren’ aan-stand dat de structuur van de schakelaar met crystallografische technieken is bepaald. Ons lichaam is uitgerust met honderden soortgelijke continu bewegende schakelaars die bepalen hoe we reageren op onze omgeving. In het jargon worden die schakelaars ook GPCR’s (G-Protein-coupled receptors) genoemd. De nieuw ontwikkelde techniek op basis van Xaperones™ is ook breed toepasbaar voor de studie van andere GPCR’s en membraaneiwitten van therapeutisch belang.

Xaperones™ is een nieuwe toepassing van de Nanobody® technologie die ontwikkeld werd aan VIB Vrije Universiteit Brussel. De ontwikkeling van therapeutische Nanobodies® vormt de basis van het biofarmaceutisch bedrijf Ablynx, een spin-off van VIB-Vrije Universiteit Brussel. De oplossing om proteïnen te fixeren met Xaperones™ valt te vergelijken met de oplossing die de Engelse geleerde Eadweard Muybridge rond 1900 bedacht om snel bewegende objecten te bestuderen. Hij was de eerste die aan de hand van een reeks stilstaande beelden van een lopend paard bewees dat een galopperend dier soms los komt van de grond. http://en.wikipedia.org/wiki/Eadweard_Muybridge

Relevante wetenschappelijke publicatie: (aanklikbaar) Structure of a nanobody-stabilized active state of the β2 adrenoceptor, Nature, 13 Jan 2011, doi:10.1038/nature09648

Dit werk kwam tot stand dankzij de financiële steun van het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek Vlaanderen (FWO) en het Instituut ter bevordering van het Wetenschappelijk Onderzoek en de Innovatie van Brussel www.irsib.irisnet.be.

Guido Van Peeterssen

Labels: , , , , , , ,

Links naar dit bericht:

Een link maken

<< Homepage

eXTReMe Tracker
My Google AJAX Search API Application
Loading...