Voor het eerst is de 3D-structuur van een menselijk P2X-receptoreiwit opgehelderd. En wel in alledrie de mogelijke toestanden zodat nu ook duidelijk is hoe dit eiwit werkt, blijkt uit een Nature-publicatie.

‘Meestal achterhaal je met röntgenkristallografie maar één toestand van een membraaneiwit. Dan weet je nog niets van het werkingsmechanisme’, verduidelijkt co-auteur Wout Oosterheert. Vorig jaar rondde hij zijn master af aan Oregon Health & Science University in Portland, waar hij de groep van laatste auteur Eric Gouaux versterkte en een belangrijke bijdrage leverde aan het onderzoek naar P2X₃.

Oosterheert, inmiddels promovendus in Utrecht, legt uit dat P2X-eiwitten kationkanalen zijn die betrokken zijn bij uiteenlopende signaalroutes.Ze worden aan de buitenzijde van het celmembraan geactiveerd door de energiedrager adenosinetrifosfaat (ATP) en laten dan natrium- en calciumionen binnen. Heel snel daarna worden ze echter ‘gedesensitiseerd’ en klappen weer dicht met het ATP er nog aan.

De gedesensitiseerde toestand was nog het makkelijkst in beeld te krijgen, al hou je met membraaneiwitten altijd het probleem dat ze minder stabiel zijn wanneer je uit hun membraan licht. De geactiveerde ‘open’ toestand was veel lastiger omdat hij bij het natuurlijke eiwit maar zo kort bestaat; de oplossing werd gevonden in een variant die wél heel lang open blijft, dankzij een paar mutaties in het sluitmechanisme. ‘Of het dan nog helemaal representatief is weet je nooit helemaal zeker. Maar het gedraagt zich verder hetzelfde als een wild type eiwit’, licht Oosterheert toe.

Zelf werkte hij vooral aan de rusttoestand, zonder ATP. Die heeft weer een ander probleem: cellen bevatten altijd ATP, dat naar buiten komt wanneer je ze demonteert om de eiwitten er uit te halen en dan prompt aan die eiwitten bindt. ‘Ik heb zelf een methode moeten ontwikkelen om dat ATP weer weg te wassen met een zoutoplossing die de ionische interacties verstoort.’

Het onderzoek werpt tevens licht op de verschillen tussen P2X-eiwitten. ATP binden ze allemaal maar op ‘competitieve antagonisten’ reageren ze selectiever. Zulke antagonisten binden op dezelfde positie als ATP, maar ze zorgen er juist voor dat de gesloten rusttoestand wordt gestabiliseerd. De poort van het kanaal zit dan als het ware ‘op slot’ .

Een voorbeeld van zo’n antagonist is TNP-ATP oftewel 2’-3’-O-(2,4,6-trinitrofenyl)-ATP. Dit molecuul vertoont een grote affiniteit voor P2X₃ en P2X₁, terwijl het andere P2X-varianten een factor 1000 zwakker bindt. Dat blijkt te kloppen: die grotere moleculen komen dieper in het eiwit te zitten, en het hangt van de aminozuurvolgorde af hoe veel extra bindingsplaatsen dat oplevert.

P2X receptoren spelen een centrale rol in het menselijk lichaam en disfunctionerende receptoren worden verdacht van betrokkenheid bij verschillende aandoeningen zoals kanker, immuun- en hartziektes. Oosterheert denkt dan ook dat dit fundamentele onderzoek toekomstige medicijnontwikkeling zeker zal stimuleren. ‘Doordat nu de moleculaire architectuur en daarnaast het werkingsmechanisme van het P2X₃-receptoreiwit bekend zijn, zal het makkelijker worden om gericht nieuwe therapeutische middelen te ontwikkelen’, besluit hij.

bron: UU, Nature