Single molecule studies on the Sec-translocase

Promotie: dhr. I. Küsters, 11.00 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Single molecule studies on the Sec-translocase

Promotor(s): prof.dr. A.J.M. Driessen

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

 

Nieuwe methode geeft gedetailleerder beeld van eiwittransport door de membraan

Ilja Küsters ontwikkelde een nieuwe fluorescentiemeetmethode die het voor het eerst mogelijk maakt eiwittranslocatieactiviteit te meten met een gevoeligheid op niveau van één enkele molecuul. In de toekomst kan deze methodiek gebruikt worden om inzicht te krijgen in de mechanismen van eiwittransport door biologische membranen.

In bacteriën wordt eiwituitscheiding gefaciliteerd door een complex van eiwitten, genaamd het translocon. Dit is een complex proces waarbij het SecA motoreiwit het secretie-eiwit (het eiwit dat uitgescheiden moet worden) door het membraankanaal SecYEG verplaatst. Hierbij wordt ATP als energiebron gebruikt. Alhoewel vele biochemische en biofysische onderzoeken getracht hebben de functionele oligomere (uit weinig bouwstenen bestaande) toestand van het translocon op te helderen, blijft dit onderwerp controversieel. Dit komt vooral doordat het erg lastig is om oligomere toestanden op of in het membraanvlak te onderscheiden.

Küsters slaagde er echter in de oligomere structuur van SecA en SecYEG vast te stellen in een zogeheten 'natieve omgeving' (waar de activiteit van het hele systeem bewaard is). Voor dit doel ontwikkelde hij nieuwe methoden op basis van fluorescentie, die hij vervolgens toepaste om de oligomere toestand van eiwitten te volgen in en geassocieerd aan de lipidemembraan.

Met deze methode wist Küsters de binding van SecA aan SecYEG onder evenwichtscondities en met één enkel molecuulresolutie te detecteren. Zo toont hij aan dat het SecA-eiwit als een homodimeer werkt, waarbij beide kopieën van SecA nodig zijn voor maximale activiteit. Om de kinetische parameters van de translocatiereactie te onderzoeken, ontwierp hij bovendien nieuwe immobilisatietechnieken waarmee hij geïsoleerde membraanblaasjes aan een oppervlak kon binden onder condities waarbij de activiteit van de (membraan)eiwitten intact bleef.

Ilja Küsters (Duitsland, 1977) studeerde biologie aan de Ernst-Moritz Arndt University Greifswald. Hij deed zijn promotieonderzoek aan de Rijksuniversiteit Groningen bij de afdeling Moleculaire Microbiologie van het Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB) en bij het Zernike Institute for Advanced Materials (ZIAM), waar hij inmiddels als postdoc is aangesteld. Zijn onderzoek werd gefinancierd door NanoNed.