Moleculaire ‘lijm’ voor zenuwcellen ontrafeld

Eiwitten die cruciaal zijn voor een goed functionerend zenuwstelsel blijken dienst te doen als een soort moleculaire lijm die cellen zeer nauwkeurig bij elkaar houdt. Onderzoekers van de Universiteit Utrecht zagen de eiwitten in actie dankzij geavanceerde beeldtechnieken. Hun resultaten kunnen nieuwe aanknopingspunten opleveren voor de behandeling van multiple sclerose en andere ziekten.

We staan er niet bij stil, maar achter elke beweging die we maken, en bij alles wat we voelen, schuilt een zeer nauwkeurig samenspel tussen zenuwcellen en de stof myeline. Die stof ligt als een deken rondom zenuwcellen, en vergroot de snelheid waarmee signalen zich door de zenuwcellen voortbewegen. Daarnaast helpt myeline het zenuwstelsel als we nieuwe vaardigheden leren. Hoewel al veel langer bekend is dat myeline zo’n essentiële rol speelt, was tot nu toe onduidelijk hoe die stof precies aan zenuwcellen bindt.

Hou cellen in het zenuwstelsel uit elkaar

Onderzoekers van de Universiteit Utrecht hebben nu in beeld gebracht hoe eiwitten precies samenwerken om myeline op zenuwcellen vast te ‘lijmen’. De lijm werkt zodanig dat zenuwcellen op de juiste afstand van elkaar blijven. Dankzij die minuscule en precies afgestemde afstand kunnen signalen zich snel door de zenuwcellen voortplanten. De onderzoekers maakten hun resultaten bekend in het vakblad Nature Communications.

Het is heel opmerkelijk dat die eiwitten zo nauwkeurig cellen in ons zenuwstelsel op afstand kunnen houden, en dan ook nog op zulke minuscule afstanden.

Geen gapend gat

“Het is heel opmerkelijk dat die eiwitten zo nauwkeurig cellen in ons zenuwstelsel op afstand kunnen houden, en dan ook nog op zulke minuscule afstanden. Want de eiwitten zelf zijn vrij groot en flexibel,” zegt structuurbioloog Bert Janssen, die het onderzoek leidde. “Ons onderzoek toont nu aan dat één kant van het eiwit werkt als een soort afstandshouder. De andere kant is daarentegen zo flexibel dat de eiwitten ook grotere afstanden tussen cellen kunnen overbruggen, zoals in de synaps tussen twee zenuwcellen.”

Ongekend detail

De werking van de moleculaire lijm kwam aan het licht dankzij een beeldtechniek die is gebaseerd op krachtige röntgenstralen. Onderzoeker Lucas Chataigner, eerste auteur van de publicatie, kon met deze techniek de eiwitten en hun samenspel in ongekend detail in beeld brengen. Uit die resultaten kon het team afleiden welke onderdelen van de eiwitten belangrijk zijn om bindingen aan te gaan. Het team toonde eveneens aan dat bepaalde variaties aan het oppervlak van de eiwitten, gevormd door zogeheten glycanen, de bindingen beïnvloeden. De gebruikte apparatuur stond opgesteld in de Diamond Light Source, een Britse faciliteit voor onderzoek met röntgenstralen.

Multiple sclerosis

De nieuwe inzichten kunnen volgens Janssen aanknopingspunten opleveren voor onderzoek naar multiple sclerose. Bij sommige MS-patiënten is de samenwerking tussen de ‘lijmeiwitten’ verstoord, mogelijk door een autoimmuun-reactie van het lichaam.

“We hebben nu gezien hoe de eiwitten precies moeten binden om myeline goed te laten werken”, zegt Janssen. “Dit kan helpen om een beeld te krijgen van hoe je die bindingen kunt versterken. In ieder geval weten we nu op welke eiwitonderdelen je je moet richten om multiple sclerose aan te pakken.”

Nieuwe kennis kan het vertrekpunt zijn voor de ontwikkeling van behandelingen waarbij je die verstorende afweerstoffen uit het bloed van MS-patiënten verwijdert.

Daarnaast kan de autoimmuun-reactie bij MS-patiënten afweercellen ertoe aanzetten om myeline af te breken. Janssen: “Onze metingen en methoden kunnen helpen om na te gaan waar die afweerstoffen precies binden aan eiwitten. Die kennis kan weer het vertrekpunt zijn voor de ontwikkeling van behandelingen waarbij je die verstorende afweerstoffen uit het bloed van MS-patiënten verwijdert.”

Het onderzoek maakt deel uit van een ERC Starting Grant, die Janssen in 2015 kreeg toegekend door de European Research Council.