Eiwitten in het menselijk lichaam zijn zó gevouwen dat ze hun functie het beste kunnen uitvoeren. Gaat het vouwen verkeerd, dan kan dit soms leiden tot het ontstaan van een ziekte als Parkinson of Alzheimer. Zogeheten chaperonne-eiwitten zorgen dat er zo min mogelijk fouten optreden bij het vouwen. Onderzoekers weten helaas nog niet hoe die chaperonne-eiwitten precies hun werk doen. Ze weten alleen dat verschillende chaperonne-eiwitten nauw samenwerken, en elk op een bepaald moment moeten binden en weer loslaten aan het te vouwen eiwit.

Gouddeeltje als zaklamp

TU/e-onderzoeker moleculaire plasmonica Peter Zijlstra wil dit proces zichtbaar maken door een gouddeeltje in te zetten als ‘zaklamp’. Zijlstra: “Op dit moment is het alleen mogelijk om individuele eiwitten te detecteren als deze sterk verdund zijn, tot een concentratie die wel 10.000 keer lager is dan in ons lichaam. Om één eiwit aan het werk te zien in een omgeving die wél vergelijkbaar is met die in ons lichaam, moet je dus iets doen om te zorgen dat dit eiwit opvalt tussen de rest.”

Huidige microscopen kun je vergelijken met een grote lichtbundel, waarmee duizenden eiwitten tegelijkertijd belicht worden. Het is daarmee niet mogelijk om het gedrag van één van die eiwitten in de massa te volgen. De onderzoekers gebruiken nu een gouddeeltje om een veel kleiner aantal eiwitten te belichten, als ware het een zaklamp met een zeer smalle bundel.

“We binden een te vouwen eiwit aan een gouddeeltje. Op die manier kunnen we heel gericht de chaperonnes die aan dát eiwit binden op laten lichten. Het gouddeeltje werkt dan als een heel klein zaklampje en belicht alleen het te vouwen eiwit en de chaperonnes die hieraan gebonden zijn”, aldus Zijlstra.

Oplichten in kleuren

Elk van de chaperonnes die nodig zijn om het eiwit te vouwen, licht op in een andere kleur. Hierdoor is het onderscheid te maken. Zijlstra: “Door te volgen welke kleur oplicht, zien we welke chaperonne-eiwitten samenwerken. We kunnen op die manier ook zien in welke volgorde ze werken, en hoe lang elke chaperonne moet binden om het eiwit te vouwen.” Zo kan Zijlstra ook vergelijken of het vouwen mét chaperonnes sneller gaat dan het vouwen zonder deze hulp-eiwitten.

Zijlstra’s techniek moet toepasbaar zijn op alle standaard optische microscopen. Over drie jaar moet de visualisatie-techniek klaar zijn, daarna willen de onderzoekers aan het werk met het bestuderen van de chaperonne-eiwitten. Daarnaast willen ze de techniek dan al beschikbaar maken voor andere onderzoekers. Zijlstra: “We willen andere onderzoekers een soort handleiding meegeven. Met deze microscoop, deze kleurstof en dit gouddeeltje kun je eiwit-interacties bestuderen.”

Met de beurs gaat Zijlstra na de zomer twee PhD-kandidaten en twee postdocs werven.