Je leest:

Schatplichtig aan een knutselaar

Schatplichtig aan een knutselaar

Auteur: | 26 oktober 2002

Op 24 september ontving prof.dr. Roger Tsien (spreek uit als ‘tjin’) de dr. H.P. Heinekenprijs voor de Biochemie en Biofysica. Wegens de ziekte van zijn vader reikte ZKH prins Willem-Alexander de prijs ter waarde van 150.000 dollar uit.

Tsien kreeg de prijs voor de ontwikkeling van kleuringtechnieken die zijn geënt op het welbekende Green Fluorescent Protein (GFP). Dit eiwit uit de kwal met de mooie naam Aequorea victoria licht op als hij verstoord wordt. Aanraken van de kwal verhoogt de calciumconcentratie in de cellen, waardoor het eiwit aequorine op een hoger energieniveau terecht komt. De energie die vervolgens vrij komt, wordt overgedragen op GFP dat groen licht gaat uitzenden. Met waarschijnlijk als doel de kwallenbelager te verblinden.

Tsien heeft deze bioluminescentie niet ontdekt, noch het gen gekloneerd, noch het gen als eerste tot expressie gebracht. Wel wist hij het fluorescerende eiwit in duizenden laboratoria toegepast te krijgen, door de celbiologische kleuring te verbeteren

Toevalstreffer

Aan de basis staat in feite een toevalstreffer uit 1980, die overigens niets met GFP van doen heeft. Tsien was toen slechts 28 jaar. Geboren in New York, uit Chinese ouders, en op dat moment bezig met zijn dissertatie in het Engelse Cambridge. Om de werking van neuronen te doorgronden, stuitte hij op de belangrijke signaalstof calcium. Het vrijgeven van neurotransmitters in de synaptische spleet wordt immers altijd in gang gezet door de instroom van calcium in de zenuwcel.

Tsien, tijdens een van zijn lezingen in Nederland: ‘We wilden graag de intracellulaire calciumconcentraties meten. Ik kwam op het idee daarvoor fluorescerende probes te gebruiken. In 1980 waren er geen cellulaire kleurstoffen. Ik koos voor humane rode bloedcellen, omdat het de enige cellen zijn die weinig calcium bezitten. Ik bracht een stof in die zou gaan fluoresceren als calcium de cel instroomt. Het lukte direct, anders had ik het waarschijnlijk opgegeven.’

Prettig dat het direct lukte, het zette Tsien aan om verder te gaan fröbelen met kleurtjes. Want in de jaren daarna deed GFP zijn intrede. Een revolutie. Celbiologen konden celprocessen volgen zonder de cel te doden of er gaatjes in te maken. De enige ingreep is een genetische, maar dat was inmiddels een koud kunstje. Koppel het cDNA voor GFP aan het DNA van het eiwit dat je wilt bestuderen, laat de cellen uitgroeien en belicht ze met UV. Onder de microscoop kun je je geliefde eiwit in vivo bekijken.

Tsien werkte inmiddels weer in zijn thuisland. Na zijn calciumsucces knutselde hij enige tijd in Berkeley totdat hij in 1989 aan de universiteit van Californië in San Diego hoogleraar werd in de farmacologie, de chemie en biochemie. Daar verbeterde hij de GFP-techniek, door deze toe te passen op andere eiwitten, op de doorgifte van natrium binnen cellen en zelfs op de pH van de cel. Ook maakte Tsien nuttige GFP-mutanten, met rode, blauwe en gele kleurtjes. Inmiddels hebben celbiologen daarmee het cytoskelet van eukaryoten gezien, competitie tussen spermacellen, gedrag van apoptose-eiwitten bij de ziekte van Alzheimer, en verspreiding van stuifmeelkorrels van tabak. In oktober 2000 zag zelfs een GFPrhesusaapje het licht.

Recentelijk maakte Tsien het mogelijk om eenvoudig oude van jonge eiwitten te onderscheiden. Hij hanteerde daarvoor een dubbele kleuring: eerste met de groene verfkwast erlangs, en daarna met de rode. Bij de genetische ingreep zorgde hij ervoor dat vier cysteïne groepen aan het te bestuderen eiwit worden gekoppeld. Onder de microscoop voegde Tsien twee kleine stofjes toe: flash en reash. Zo klein dat ze eenvoudig door de celmembraan heen zwemmen. Eerst flash. Dat bindt aan de vier cysteïnes, waardoor de verbinding groen fluoresceert. Een uur of vier later voegde Tsien reash toe, dat na de reactie met cysteïne groepen rood kleurt (zie illustratie). Vervolgens zag hij dat oude eiwitten de groene kleur vertonen, en jonge eiwitten – die later zijn gevormd – de rode kleur hebben gekregen. Zelf zag Tsien daarmee waar de eiwitten voor de opbouw van gap junctions (een kanaaltje tussen twee cellen) vandaan komen.

En passant heeft Tsien bovendien de biologie nog fotogenieker gemaakt dan dat deze al was. Menig fluorescentieplaatje sierde de cover van Nature, Cell, Science, Nature/ Biotechnology en menige kleurenplaat staat in populairwetenschappelijke boeken en kranten. Alleen al daarom zijn we deze knutselaar schatplichtig.

Literatuur

Tsien, R. Y. A Non-disruptive technique for loading Ca buffers and indicators into cells. Nature 1981; 290:527_528.

Adams et al. 2002, New biarsenical ligands and tetracysteine motifs for protein labeling in vitro and in vivo: synthesis and biological applications. J Am Chem Soc 2002;124(21):6 063-76.

Gaietta et al. 2002. Multicolor and electron microscopic imaging of connexin trafficking. Science 2002; 296: 503-507.

Dit artikel is een publicatie van Bionieuws.
© Bionieuws, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 26 oktober 2002

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.