Je leest:

Sneller model voor eiwitvouwen

Sneller model voor eiwitvouwen

Auteur: | 3 juli 2002

Bijna alle processen van energievoorziening, voeding en sturing van de cel gebeuren met hulp van eiwitten. De precieze werking van deze complexe moleculen is voor een groot deel een nog onbegrepen proces. Computermodellen van de Rijksuniversiteit Groningen kunnen daarin nieuwe inzichten geven.

Naast de chemische samenstelling is de ruimtelijke structuur van een eiwit van invloed op de werking ervan. De wijzen waarop eiwitten zich vouwen en ontvouwen in de driedimensionale ruimte bepalen mede de werking van het molecuul.

Om het proces van vouwen te kunnen volgen, worden computermodellen gebruikt. In de levende cel is de eiwitvorming door de kleine schaal waarop het gebeurt nauwelijks te volgen. Om een computermodel te maken moet de werkelijkheid wel goed worden bestudeerd. Alleen dan krijg je een betrouwbaar model dat voor experimenten te gebruiken is.

Een ander probleem bij het bouwen van computermodellen voor het simuleren van het vouwen van eiwitten is dat de dynamiek van dat proces ogenschijnlijk chaotisch en onoverzichtelijk verloopt. De voorspellende waarde van het model is daardoor klein.

Een eiwit in zijn driedimensionale vorm is een belangrijk organisch molecuul. Snellere computermodellen om de werking te bestuderen, helpen wetenschappers het molecuul beter te begrijpen.

De Groningse onderzoeker Anton Feenstra ontdekte evenwel dat in sommige situaties eiwitten zich volgens een vast patroon vouwen. De vondst van Feenstra maakt computersimulators betrouwbaarder en sneller. “Uit de literatuur en uit eigen experimenten heb ik aanwijzingen gevonden dat in echte eiwitten vast patronen bestaan,” vertelt Feenstra. Door een afzonderlijk toe te passen vereenvoudiging van de simulatiemethode wist hij de snelheid van simulaties nog eens driemaal te verbeteren.

Tot nu toe werd in een zich vouwend eiwit iedere twee femtoseconde (10 –15) de positie van de atomen berekend. Feenstra zag dat metingen iedere zeven femtoseconde dezelfde simulatieresultaten opleverden. Daarmee werd zijn model drie keer sneller. Volgens Feenstra is het alleen nodig om nauwkeuriger te meten als je de verandering in de krachten rondom de waterstofatomen wilt weten. “Maar dan moet je de kwantummechanica gebruiken,” aldus Feenstra.

Het vouwen van een heel eiwitten gebeurt binnen enkele milliseconden. Om dat te kunnen berekenen heeft een supercomputer nog altijd twee jaar nodig. Eiwitten ontstaan uit een lange draad van gekoppelde aminozuren. Die draad vouwt zich onder invloed van onder meer boodschapmoleculen (mRNA) vanuit het DNA tot een kluwen met een bepaalde functie.

Kluwen van vooral dezelfde eiwitten zien er vrijwel altijd hetzelfde uit, de kluwen hebben als het ware een geheugen. Als een eiwit wordt opgewarmd en denatureert – dat wil zeggen zich uit de driedimensionale structuur ontvouwt tot de lange draad – vouwt hij zich bij afkoeling tot precies dezelfde kluwen terug.

Feenstra deed zijn onderzoek bij de vakgroep Biofysische Chemie van de RUG. Klaar met zijn werk is hij niet, zegt hij, maar hij is ervan overtuigd dat het onderzoek de goede richting uitgaat. Feenstra: “Als de methode eenmaal werkt, zal de simulatie van de eiwitvouwing misschien nog eens tientallen malen sneller gaan dan nu al het geval is.”

Dit artikel is een publicatie van Marco van Kerkhoven.
© Marco van Kerkhoven, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 03 juli 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.