Je leest:

Vesicles uitgerangeerd als eiwitvervoerders in het Golgi-systeem

Vesicles uitgerangeerd als eiwitvervoerders in het Golgi-systeem

Auteur: | 19 januari 2002

In tegenstelling tot de heersende opvatting verloopt eiwittransport binnen het Golgi-apparaat niet via vesicles. Dat stellen Utrechtse en Italiaanse onderzoekers in drie back-to-back publicaties in het Journal of Cell Biology.

Stel je voor dat je in een tweedimensionale wereld leeft, een plat vlak. Laten we zeggen een A4-tje. Stel nu dat deze wereld loodrecht doorkruist wordt door een driedimensionale donut. Wat zie je? Een steeds groter wordende ovaal, die zich opsplitst in twee kleinere ovalen. De kleine ovalen worden cirkels en dan herhaalt het proces zich in omgekeerde volgorde. De ovalen groeien, fuseren en worden weer kleiner. Het laatste dat de tweedimensionale waarnemer ziet als de doughnut door het A4-tje heen is, is een puntje.

Nu ben je bioloog en onderzoek je het Golgi-systeem met behulp van tweedimensionale elektronenmicroscopische foto’s. Het Golgi-systeem ligt rond de celkern en ontvangt aan zijn cis-zijde eiwitten die in het ruw endoplasmatisch reticulum gemaakt zijn. Aan de trans-zijde levert het organel chemisch aangepaste en gesorteerde eiwitten af. Op foto’s van doorsneden van het Golgi-systeem zie je grote, onregelmatige ovalen (cisternen, ‘schotels’, waar het verwerken van eiwitten plaatsvindt) en daartussen heel veel cirkels. Idee: de cirkels zijn de tweedimensionale weergaves van bolletjes, ‘vesicles’, die het eiwittransport verzorgen. Eiwitten komen aan de cis-kant in het eerste lumen terecht, vervolgens stappen de eiwitten in een vesicle en worden naar de tweede Golgi-plak gebracht. Enzovoort, tot de eiwitten aan de voorkant uit het Golgi-systeem komen. Dankzij uitgebreide moleculaire steun domineerde deze visie de afgelopen tien jaar het Golgi-onderzoek.

Dr. Koert Burger van de afdeling Moleculaire Celbiologie van de faculteit Biologie aan de Universiteit Utrecht heeft andere ideeën. Hij laat een filmpje zien dat gemaakt is door 141 doorsneden van hetzelfde Golgi-systeem achter elkaar te plakken. Op het scherm verschijnt een elektronenmicroscopische opname. Wat op het eerste gezicht lijkt op een verzameling van vesicles, blijkt bij nadere bestudering een kluwen van tubuli, ‘slangetjes’ te zijn. Niks geen aparte blaasjes, alles staat in verbinding met alles. Vesicles zijn lang niet zo overdadig aanwezig als gedacht. ‘Veel ideeën moeten op de helling’, zegt Burger.

Drie maal maturatie

Burger is mede-auteur van een artikel in Journal of Cell Biology, dat, samen met twee andere stukken in dezelfde aflevering van JCB (24 december 2001), het idee van voorwaarts eiwittransport via vesicles ondergraaft. In het eerste artikel bundelen Utrechtse en Italiaanse onderzoekers hun krachten om aan te tonen dat het transport van een heel groot eiwit, procollageen-I en een heel klein viraal eiwit, VSVG, op dezelfde manier, in hetzelfde tempo van cis naar trans door het Golgi-systeem gaan. Burger: ‘Het aggregaat van PCI moleculen is zo groot dat het niet past in een vesicle van zo’n 50 tot 80 nm groot. Wij laten zien dat het molecuul nergens het lumen van het Golgi-systeem verlaat. Verder is de kinetiek van het transport van het kleine VSVG gelijk aan dat van PCI. Kennelijk worden beide eiwitten via hetzelfde mechanisme vervoerd.’

Deze bevindingen zijn goed te rijmen met het maturatie-model voor eiwittransport. Daarin verplaatsen de losse eiwitten zich niet via vesicles, maar schuiven hele Golgi-cisternen van cis naar trans terwijl ze ‘rijpen’ of volwassen worden (maturatie).

Vesicles zijn in het maturatie-model echter niet overbodig. Cisternen onderscheiden zich van elkaar door hun enzym-inhoud. Bepaalde glycosylerings-enzymen die bijvoorbeeld in de trans-cisternen voorkomen, houden zich nauwelijks op in cis-cisternen van het Golgi-apparaat. Maar als de cisternen langzaam opschuiven van cis naar trans, dan moeten de plaatsgebonden enzymen dus worden teruggevoerd naar achtergelegen cisternae. Via vesicles, bijvoorbeeld.

Daar wijzen de andere artikelen, onder andere van Judith Klumperman en Hans Geuze van de afdeling Celbiologie van het UMC Utrecht, op. Deze tonen aan dat de vesicles Golgi-enzymen bevatten en nauwelijks ‘cargo’, eiwitten die op weg zijn naar de buitenmembraan.

Het ongelijk van Rothman

Gedrieën suggereren de JCB-artikelen dat het vesicle-model voor voorwaarts intra-Golgi-eiwittransport grotendeels heeft afgedaan. De Amerikaanse onderzoeker (en Heinekenprijswinnaar) James Rothman krijgt daarmee deels ongelijk. Zijn onderzoek aan vesicles en de eiwitten die betrokken zijn bij membraantransport heeft een enorme invloed op het Golgi-onderzoek. De eiwitten die hij identificeerde (onder andere de SNARE-eiwitten) zijn wel bij het transport betrokken, maar in levende cellen verloopt dit transport niet altijd via vesicles, zo blijkt nu. De overweldigende aandacht voor vesicles heeft wetenschappers blind gemaakt voor andere modellen.

Onterecht, naar nu blijkt. Burger: ‘De in vitro assays van Rothman zijn toch niet geschikt gebleken om de toestand in levende cellen te beschrijven.’

© Frank Bierkenz

Dit artikel is een publicatie van Bionieuws.
© Bionieuws, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 19 januari 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.