Eiwitten worden vaak de ‘werkpaarden’ van ons lichaam genoemd, omdat ze bijna elk biologisch proces aandrijven. Hun vermogen om te interageren met andere moleculen, bekend als liganden, is cruciaal voor deze functies. Het begrijpen van deze interacties is de sleutel tot het ontwikkelen van nieuwe medicijnen en het ontrafelen van de mysteries van het leven zelf.
Wetenschappers hebben lang gezocht naar manieren om deze eiwit-ligand-partnerschappen efficiënt in kaart te brengen. Vorig jaar ontstond er een baanbrekende techniek genaamd PELSA, die de mogelijkheid biedt om te analyseren hoe ligandbinding de eiwitstabiliteit in het hele proteoom van een heel organisme (alle eiwitten) beïnvloedt. Hierdoor konden onderzoekers zien welke delen van eiwitten stabieler worden wanneer een ligand bindt – een veelbetekenend teken van interactie.
De oorspronkelijke PELSA-methode was echter uiterst traag en bewerkelijk, en berustte op handmatige stappen die het aantal monsters beperkten dat wetenschappers konden analyseren. Nu hebben EMBL-onderzoekers HT-PELSA onthuld, een snelle aanpassing van dit krachtige hulpmiddel. Deze doorbraak versnelt de analyse aanzienlijk, waardoor deze 100 keer sneller wordt en wetenschappers honderden monsters tegelijkertijd kunnen verwerken.
Hoe HT-PELSA werkt: het proces vereenvoudigen voor grote resultaten
Denk aan traditionele PELSA, zoals het zorgvuldig sorteren van individuele rijstkorrels uit een handvol. HT-PELSA lijkt meer op het gebruik van een zeef: het maakt gebruik van fysieke eigenschappen om eiwitten en hun kleinere, ligandgebonden fragmenten efficiënt te scheiden.
In plaats van te vertrouwen op massaspectrometrie om onderscheid te maken tussen hele eiwitten en door trypsine gesplitste peptiden (fragmenten gecreëerd door enzymen), maakt HT-PELSA gebruik van de natuurlijke waterafstotende aard van eiwitten. De techniek maakt gebruik van gespecialiseerde oppervlakken die eiwitten sterker aantrekken dan peptidefragmenten, waardoor een snel en geautomatiseerd scheidingsproces mogelijk wordt.
Deze gestroomlijnde workflow verhoogt niet alleen de efficiëntie, maar opent ook deuren voor het bestuderen van voorheen uitdagende doelen: membraaneiwitten. Deze cruciale eiwitten, die ongeveer 60% van de bekende medicijndoelen uitmaken, zijn notoir moeilijk te isoleren zonder hun structuur te verstoren. Door rechtstreeks met complexe monsters te werken, stelt HT-PELSA onderzoekers in staat te observeren hoe membraaneiwitten in hun natuurlijke omgeving interageren met potentiële geneesmiddelen.
Onthulling van nieuwe mogelijkheden: van medicijnontdekking tot biologie
Deze snellere, bredere benadering van eiwitanalyse heeft diepgaande implicaties voor meerdere vakgebieden.
- Ontdekking van geneesmiddelen: Door te onthullen hoe liganden aan specifieke eiwitten binden, kan HT-PELSA de ontwikkeling van gerichte therapieën versnellen. Dit leidt tot effectievere en veiligere medicijnen met minder bijwerkingen.
- Basisbiologie: Het begrijpen van eiwit-ligand-interacties biedt fundamentele inzichten in cellulaire processen, signaalroutes en ziektemechanismen.
“HT-PELSA opent echt de deur voor een high-throughput begrip van de eiwitfunctie en versnelt de ontwikkeling van geneesmiddelen”, zegt Mikhail Savitski, teamleider bij EMBL Heidelberg en senior auteur van de studie. “Dit is van cruciaal belang voor het begrijpen van de basisbiologie, het ontdekken van ziektemechanismen en voor het ontwikkelen van veiligere, effectievere medicijnen.”
De ontwikkeling van HT-PELSA vertegenwoordigt een aanzienlijke sprong voorwaarts in ons vermogen om de ingewikkelde wereld binnen cellen te verkennen. De snelheid, efficiëntie en uitgebreide mogelijkheden ervan beloven ons begrip van de fundamentele processen van het leven te hervormen en de weg vrij te maken voor baanbrekende medische vooruitgang.
