Met een tarantulatoxine kun je de elektrische activiteit van levende cellen deels zichtbaar maken. De eerste stap naar beter begrip van verstoringen in die activiteit die bijvoorbeeld kunnen leiden tot epilepsie en hartritmestoornissen, melden Californische onderzoekers in PNAS.

Ze maken daarbij handig gebruik van de manier waarop dergelijke neurotoxines werken. Ze hechten zich specifiek aan één bepaald ionkanaaleiwit in een celmembraan, dat daartoe ook nog in een bepaalde stand moet staan.

In dit geval werd gekozen voor guangxitoxine-1E (GxTX). Dit toxine behoort tot een groep peptides die worden gestabiliseerd door een ‘cystineknoop’: zes cysteïnebouwstenen die twee aan twee met zwavelbruggen aan elkaar zitten. GxTX bindt specifiek met kaliumkanalen type Kv2 in neuronen, maar laat los als er een potentiaal over dat kanaal komt te staan.

Door het toxine dusdanig te labelen dat het alleen fluoresceert wanneer het aan zo’n kaliumkanaal gebonden zit, kun je dat effect zichtbaar maken. En dan weet je ook meteen op welke momenten dit specifieke kaliumkanaal schakelt. Hetgeen nuttig is omdat in celmembranen een stuk of veertig verschillende kaliumkanalen voorkomen, die op een andere manier niet uit elkaar zijn te houden.

De uitdaging was daarbij vooral om dat label aan te hechten zonder de werking van het toxine te beïnvloeden. Bij deze klasse toxines, die functioneren dankzij een subtiel evenwicht tussen hydrofiele en lipofiele eigenschappen, leek dat tot nu toe onmogelijk. De truc blijkt te zijn dat je het label niet aan het uiteinde moet hangen maar ergens halverwege de aminozuurketen, wat je kunt bereiken door die keten in vitro te synthetiseren en daarbij één aminozuur te vervangen door een ‘onnatuurlijke’ variant met een reactieve zijketen.

Met het resultaat kun je inderdaad het in- en uitschakelen zichtbaar maken. Daarvoor is maar zo weinig toxine nodig dat de meeste kanalen onaangetast blijven en de cel niet echt last heeft van het gif.

De volgende stap is uiteraard om een toolkit te bouwen van toxines die elk een ander kalium-, natrium- of calciumkanaal binden. ‘We hebben een Ford gelabeld, nu moet een Chevrolet ook lukken, stelt laatste auteur Jon Sack.

bron: UC Davis, PNAS