Beweeglijkheid van eiwitten blijkt belangrijk
Onderzoekers onder leiding van chemicus prof. Marcellus Ubbink hebben onlangs een onderzoek gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) over de dynamica van een belangrijk redoxenzym. Het werk is tot stand gekomen dankzij een NWO VICI subsidie van prof. Ubbink.
Enzym blijft in gesloten toestand
Cytochroom P450cam is het archetype van een superfamilie van cytochromen P450, die in bijna alle organismen voorkomen en een breed scala aan reacties katalyseren waarbij moleculaire zuurstof wordt gereduceerd. In de mens zijn deze enzymen onder andere betrokken bij aanmaak van hormonen en afbraak van lichaamsvreemde stoffen, zoals medicijnen. P450cam kan voorkomen in een open en gesloten toestand. De open vorm laat het substraat toe, de gesloten vorm schermt de reactie af van de omgeving om reactieve intermediairen niet te laten ontsnappen. In tegenstelling tot recente studies aan het eiwit in kristallen, laat deze studie zien dat het enzym in gesloten toestand blijft als de redoxpartner (het eiwit putidaredoxin) bindt aan P450cam. Paramagnetische NMR spectroscopie aan het enzym in oplossing maakte het mogelijk om dit aan te tonen. Bij deze techniek wordt het enzym op atomair niveau bestudeerd met behulp van een lanthanoïde probe die op het eiwit wordt bevestigd. De ongepaarde elektronen in de probe geven sterke interacties met de kernen van het eiwit, welke via kernspinresonantie (NMR) worden gedetecteerd.
Fundamentele verschuiving in ons beeld van eiwitten
Het onderzoek benadrukt hoe belangrijk het is om niet alleen naar de structuur, maar juist ook naar de beweeglijkheid van eiwitten te kijken als we willen begrijpen hoe ze werken. Die fundamentele verschuiving in ons beeld van eiwitten is essentieel als we eiwitten willen beïnvloeden, bijvoorbeeld de inzet van enzymen in de biotechnologie of de fijnchemie, maar ook in het ontwerp van medicijnen. Het gebruik van statische structuren van eiwitten om daar met behulp van de computer kleine moleculen in te bouwen die tot medicijn ontwikkeld kunnen worden, noemt men rational drug design. Het buiten beschouwing laten van de dynamiek van het eiwit is echter niet erg rational. Gezien deze nieuwe inzichten in het veld zal dat waarschijnlijk snel gaan veranderen.
De paramagnetische NMR faciliteit in Leiden, gefinancierd door NWO (NWO-Groot) en de universiteit Leiden, levert nieuwe technologie om die beweeglijkheid van eiwitten zichtbaar te maken.
Zie ook
PNAS artikel
Protein Chemistry group
Paramagnetic NMR Facility Leiden