High Speed AFM onthult de dynamiek van membraantransporteiwitten

Onderzoekers uit Groningen en Japan hebben real-time filmpjes opgenomen van de nanoschaal bewegingen van transporteiwitten. Deze eiwitten bevinden zich in het membraan van cellen en hebben als taak bepaalde moleculen specifiek de cel in of uit te transporteren. Door hun

minieme grootte kunnen onderzoekers doorgaans alleen indirect de dynamiek van transporteiwitten bestuderen. Met de recent ontwikkelde High Speed-Atomic Force Microscope (HS-AFM) is het nu mogelijk om in real-time de bewegingen van deze door de natuur gemaakt machines op nanometerschaal te volgen. De resultaten zijn op 8 februari gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences USA.

De bestudeerde moleculaire transporteiwitten vervoeren citraat van de ene naar de andere kant van het cytoplasmamembraan van bacteriën. Kristalstructuren suggereren een transportmechanisme waarin de eiwitten als een lift op een neer gaan, met twee toestanden. Er zijn tot op heden echter geen dynamische metingen uitgevoerd om dit te valideren of te ontkrachten. Met behulp van HS-AFM werd de dynamische op- en neergaande beweging van deze kleine machines bevestigd, maar onverwachts werden in plaats van twee, drie toestanden ontdekt. Deze toestanden verschilden slechts ~0.5 nm in hoogte. Deze succesvolle samenwerking tussen de laboratoria van prof. dr. Dirk Slotboom van GBB en prof. dr. Wouter Roos van ZIAM werd naar een hoger niveau gebracht na de reizen van eerste auteur dr. Sourav Maity naar Japan. Hier werd de technische aanpak geperfectioneerd, wat de kracht van de internationale samenwerking met de Japanse collega’s onderstreepte.

Referentie

Sourav Maity, Gianluca Trinco, Pedro Buzón, Zaid R. Anshari, Noriyuki Kodera, Kien Xuan Ngo, Toshio Ando, Dirk J. Slotboom, Wouter H. Roos*

High Speed-Atomic Force Microscopy reveals a three state elevator-mechanism in the citrate transporter CitS

Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2022, 119 (6), e2113927119 https://doi.org/10.1073/pnas.2113927119

Contactgegevens van prof. dr. Wouter Roos zijn te vinden op zijn webpagina:

https://www.rug.nl/research/zernike/molecular-biophysics/roos-group/