Het moet allemaal precies passen: je pincode en pinpas, de deursleutel en het bijbehorende slot. Je vertrouwt er een aantal keer per dag op dat dit altijd werkt.
Maar eigenlijk vertrouwt je lichaam – zonder dat je het weet – de hele dag op dit principe. De eiwitten in je cellen klikken miljarden keren per seconde in elkaar. En telkens moet dat klikje precies passen, zoals sleutel en slot. Op die manier blijven je cellen van zuurstof voorzien, kunnen ze met elkaar praten en weten ze wanneer ze hun beste tijd hebben gehad. Kortom: alles wat jou in leven houdt, is in feite een immens sleutel- en slotfeest tussen eiwitten.
Virussen maken gebruik van dat feest door zelf een paar eiwitten te dragen die perfect op die van ons passen. Zo glipt het griepvirus geruisloos onze cel in. Iets als griep aanpakken is daarom nuchter bekeken niks anders dan invloed uitoefenen op de eiwitorigami tussen mens en virus. Tot dusver hebben we nog geen middel gevonden die dat voor griep kan. Zelf een eiwit bouwen is dan niet eens zo’n gek idee.
Knutselende computers
Deze week is dat voor het eerst gelukt, blijkt in het tijdschrift Science. Sarel Fleischman en zijn collega’s van de Universiteit van Washington lieten tientallen computers in totaal meer dan honderdduizend uur rekenen aan de ideale eiwitvorm waarmee je het griepvirus kunt dwarsbomen. En met positief resultaat: ze bouwden aan de hand van de berekeningen twee nieuwe eiwitten van de grond af aan die niet alleen precies op het virus passen, maar het ook muilkorven. Goede kandidaten voor antivirusmiddelen dus.
Honderdduizend uur rekenwerk klinkt als veel, maar in feite is het een record. Het heeft nog nooit zo weinig tijd gekost om een nieuw eiwit te ontwerpen en te testen als effectief middel tegen virussen. Hoe kreeg Fleischman het voor elkaar?
Stap één in het eiwitontwerp was een geschikte plek op het virus uitkiezen als slot. Fleischmans keus was snel gemaakt: de gigantische hoeveelheid staafjes bovenop het virusdeeltje. Die staafjes bestaan uit hemagglutinine (HA) en zijn nodig om mensencellen binnen te dringen. Schakel dat uit, en je schakelt het virus uit. Aan de hand van de vorm van HA leidde Fleischman af hoe zijn nieuwe eiwit eruit moest zien.
Vervolgens zette Fleischman de computers aan het werk. Die gingen na welke combinaties aan bouwstenen geschikt zijn voor de ideale eiwitvorm. Hoe ideaal is ideaal? Daarover bestaat nog weinig overeenstemming onder eiwitexperts, en dus nam Fleischman het zekere voor het onzekere: van alle ontwerpen die de computer als geschikt nieuw eiwit suggereerde, koos hij er niet één uit, maar 73.
Daarvan bleken 2 eiwitten nagenoeg perfect te passen op HA. Juist omdat Fleischman tientallen ontwerpen tegelijk testte, brak hij het snelheidsrecord voor het ontwerpen van een eiwit dat werkt.
Knap, maar het kan beter
Dat resultaat toont twee dingen aan: we snappen nog lang niet goed genoeg hoe eiwitten precies te ontwerpen zijn, anders zouden er geen tientallen pogingen nodig zijn om een goed eiwit te ontwerpen. Maar dat van die 73 er minstens twee eiwitten tussen zaten die überhaupt goed passen, stemt wetenschappers positief. Een commentaar in Science noemt het onderzoek een regelrechte doorbraak, maar waarschuwt tegelijk dat het ontwerp voor andere eiwitten wel eens lastiger kan zijn dan we naar aanleiding van deze doorbraak zouden willen.
Zie ook
Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/synthetische-biologie.atom", “max”=>"6", “detail”=>"minder"}
Meer biotechnologie op Ditisbiotechnologie.nl