Geen signaalfunctie voor histidine in zoogdiercellen
Anders dan de gerenommeerde wetenschappelijke tijdschriften Nature en PNAS de afgelopen jaren publiceerden, kan het aminozuur histidine niet als ‘aan-uitschakelaar’ signalen doorgeven in zoogdiercellen. Dat schrijven biochemici van de Universiteit Utrecht op 20 juni in Nature Methods. “Met dit resultaat bewijzen we dat iets dat wetenschappers inmiddels al jaren denken, er gewoonweg niet is.”
Fosforylering is het proces in levende cellen waarbij een fosfaatgroep wordt gekoppeld aan een van de bouwstenen van een eiwit. “Die aanpassingen van eiwitten functioneren als het ware als een aan-uitschakelaar en zorgen voor de overdracht van signalen tussen eiwitten”, zegt Simone Lemeer van het Bijvoet Centrum voor Biomoleculair Onderzoek van de Universiteit Utrecht. “In dieren was al bekend dat dit mogelijk is bij drie van die eiwitbouwstenen: de aminozuren tyrosine, threonine en serine. Bij bacteriën gebeurt het ook via vier andere aminozuren, waaronder histidine.”
Jarenlang zijn de conclusies van de Amerikaanse wetenschappers overgenomen, zonder dat hun resultaten konden worden geverifieerd. Wij kunnen nu bewijzen dat het niet klopt.
Geen signaal-, wel metabole functie
In onder meer de wetenschappelijke tijdschriften Nature, PNAS en Cell verschenen publicaties waaruit zou blijken dat ook in zoogdiercellen de fosforylering van histidine voor het doorgeven van signalen bestaat. Lemeer: “Enkele gerenommeerde Amerikaanse onderzoekers zeggen dat histidinefosforylering in muizen kanker en metastasen – uitzaaiingen van tumoren – veroorzaakt. Dat impliceert communicatie tussen cellen en dus signaaluitwisseling tussen eiwitten in die cellen.”
Biomoleculair wetenschapper Lemeer en de voormalige promovendus Niels Leijten hadden heel andere resultaten: “Wij vonden de histidinefosforylering voor het doorgeven van signalen inderdaad ook bij bacteriën, maar niet bij humane cellen.”
In vijf gevallen vonden de Utrechtse onderzoekers in menselijke cellen wel fosforylering van histidine, maar die hadden niet een signaalfunctie. “Ze werden ingezet als intermediair”, legt Lemeer uit. “Zij geven fosfaat alleen maar door aan een ander molecuul. Dat heeft een zogeheten metabole functie, bijvoorbeeld om energiedragende moleculen, of bouwstenen voor DNA en RNA te maken. Die processen bestaan om de cel aan de gang te houden. De signaalfunctie daarentegen is in staat om een verandering in de cel in te zetten, zoals de expressie van andere genen, die bijvoorbeeld leiden tot deling of groei van de cel.”
Waar totdat tegendeel is bewezen
De Amerikaanse auteurs hadden hun resultaten gebaseerd op onderzoek door middel van antilichamen. “Maar daarmee kun je niet op specifieke locaties in een eiwit kijken”, zegt Lemeer. “Nu is gefosforyleerd histidine sowieso erg labiel: de fosfaatgroep valt er direct weer af en is daardoor moeilijk te detecteren, in de andere drie aminozuren is het veel stabieler. Wij hebben aan de UU een nieuwe methode ontwikkeld op basis van geavanceerde massaspectrometrie, waarmee we wel specifiek kunnen zien aan welk aminozuur in het eiwit de fosfaatgroep bindt.”
Lemeer ziet uit naar de wetenschappelijke discussie in haar vakgebied. “Jarenlang zijn de conclusies van de Amerikaanse wetenschappers overgenomen, zonder dat hun resultaten konden worden geverifieerd. Door ons onderzoek systematisch aan te pakken, kunnen wij nu bewijzen dat het niet klopt. De bewijzen zijn er gewoonweg niet. Deze publicatie laat zien wat de kracht is van wetenschap: iets is waar totdat het tegendeel bewezen is.”
Publicatie
Niels M Leijten, Albert J R Heck en Simone Lemeer
Histidine phosphorylation in human cells; a needle or phantom in the haystack?
Nature Methods, 20 juni 2022