Je leest:

Zink in zicht

Zink in zicht

Moleculaire sensor maakt zinkionen zichtbaar in levende cel

Onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) hebben samen met collega’s van het Imperial College London een nieuwe moleculaire sensor ontwikkeld die de hoeveelheid zink in cellen zichtbaar kan maken. De sensor kan waarschijnlijk meer duidelijk maken over ziektes als diabetes type 2. Voor het eerst kunnen wetenschappers nu accuraat de zinkconcentratie bepalen, evenals de plaats in de cel waar zink zit. De resultaten zijn vorige week gepubliceerd in de online editie van het tijdschrift ‘Nature Methods’.

Veel processen in het menselijk lichaam zijn afhankelijk van zink. Wetenschappers denken dat zink bij verschillende ziektes een belangrijke rol speelt. De stof helpt bijvoorbeeld bij het inpakken van insuline in de cellen van de alvleesklier. Het gen dat dit proces stuurt, is bij mensen met diabetes type 2 vaak veranderd.

Erwten zijn een bron van zink. Onderzoek heeft aanwijzingen opgeleverd dat een hoge dagelijkse zinkopname de kans op diabeter vermindert.
Flickr | Dayna McIsaac

Tot nu toe waren onderzoekers aangewezen op onnauwkeurige chemische technieken om een grove schatting te krijgen van de concentratie zink in cellen. Waar de stof precies zat en hoeveel er in totaal aanwezig was, was niet te bepalen.

Moleculaire schakelaar

In dit onderzoek hebben de Eindhovense onderzoekers ir. Jan Vinkenborg, dr. Melissa Koay en dr. Maarten Merkx samen met hun Engelse collega’s een sensoreiwit ontwikkeld. De sensor werkt als een moleculaire schakelaar die in aanwezigheid van zink van kleur verandert, doordat de afstand tussen twee fluorescente eiwitten groter wordt. De kleur van de cel is dus een maat voor de aanwezige hoeveelheid zink.

Dr. Maarten Merkx, van de faculteit Biomedische Technologie van de TU Eindhoven, en één van de auteurs: “Vergeleken met metalen als calcium en natrium hebben biologen tot nu toe veel minder onderzoek gedaan naar zink. Dit komt deels doordat we het nog niet goed konden meten, omdat de concentratie van zink in de cel erg laag is. Terwijl zink wel enorm belangrijk voor ons is. Onderzoek laat zien dat het een rol speelt in heel uiteenlopende delen van het lichaam, zoals de spieren en de hersenen.”

Dr. Maarten Merkx
TU/e

Zink en diabetes

De onderzoekers gebruikten hun nieuwe sensor in alvleeskliercellen, waar zinkionen insuline binden. Uit eerder onderzoek was gebleken dat een gen dat zorgt voor zinktransport vaak veranderd is bij mensen met diabetes type 2. Met mogelijke gevolgen voor de manier waarop insuline wordt opgeslagen. De onderzoekers vonden hoge concentraties zinkionen op plaatsen in de cel, waar ook insuline werd gevonden. Zij hopen dat de nieuwe sensor wetenschappers kan helpen uit te vinden welke rol zink precies speelt bij diabetes.

De onderzoekers kunnen met hun sensor nu heel precies de concentratie van zink in cellen meten en waar in de cel het precies zit. Merkx: “Het was mooi om te zien dat de cel de concentratie van zink heel nauwkeurig regelt rond 400 picomol per liter. Te hoge concentraties zink zijn al snel toxisch voor de cel, maar zink is tegelijk een essentieel metaalion voor tal van enzymen en allerlei andere processen in de cel. We hopen dat de nieuwe sensor onderzoekers wereldwijd meer leert over zinkgerelateerde ziektes, zodat we nieuwe methoden van behandeling kunnen vinden. Bijvoorbeeld in de hersenen, bij de ziekte van Alzheimer, waarbij zink vermoedelijk ook betrokken is.”

Hoe de sensor werkt

De nieuwe FRET-sensor (‘Fluorescence Resonance Energy Transfer’) bestaat uit een cyaan en een geelkleurig fluorescent eiwit. Het onderzoeksteam construeerde het eiwit zo dat licht dat door het cyaankleurige gedeelte wordt opgenomen wordt overgedragen aan het gele gedeelte en dus geel licht uitzendt.

TU/e

Wanneer een zinkion zich aan de sensor hechtte werden de fluorescente eiwitten uit elkaar geduwd. Daardoor nam de overdracht van licht af en veranderde de kleur van het uitgezonden licht in cyaan. De onderzoekers gebruikten een fluorescentiemicroscoop om de golflengten van het uitgezonden licht te bepalen. Dit liet zien waar in de cel het zink zat.

De onderzoekers willen hun sensor nu zo gaan ombouwen, dat deze zink in een levende muis kan detecteren. Doel: de verplaatsing van zink in verschillende levende weefsels bestuderen, om meer begrip op te doen van bijvoorbeeld diabetes.

Artikel

“Genetically encoded FRET sensors to monitor intracellular Zn2+ homeostasis”, Nature Methods, 30 augustus 2009. DOI: 10.1038/nmeth.1368.

Kijk verder op Kennislink:

Dit artikel is een publicatie van Technische Universiteit Eindhoven (TU/e).
© Technische Universiteit Eindhoven (TU/e), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 08 september 2009

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.