Eiwitten, de bouwstenen van het dierenrijk, zijn er in alle soorten en maten. Er zijn eiwitten die ziektes bestrijden, wonden dichten, spieren en organen opbouwen, zuurstof vervoeren en ga zo maar door. Er zijn zelfs killer-eiwitten die andere eiwitten in mootjes hakken. Ubiquitine is zo’n meedogenloze huurmoordenaar. Het heeft niet voor niets de bijnaam ‘doodsengel van de cel’ gekregen. Heeft een cel een bepaald eiwit niet meer nodig, dan stuurt hij gewoon ubiquitine er op af. Dat grijpt het overbodige eiwit en stopt hem letterlijk in de gehaktmolens van de cel – de zogenaamde proteasomen. Ubiquitine is dus behoorlijk veelzijdig. Het moet veel verschillende eiwitten kunnen herkennen en kunnen grijpen. Maar hoe doet ubiquitine dit eigenlijk? Elk eiwit dat het moet pakken, heeft een andere vorm. En dat terwijl eiwitten vaak de vergelijking van een sleutel en een slot toebedeeld krijgen. Net als er voor elk slot een specifieke sleutel is, zijn vormen van eiwitten zeer nauwkeurig op elkaar afgestemd. Welk trucje ubiquitine voor dit probleem in petto heeft, is vandaag te lezen in Science. Een internationale groep onderzoekers van het Max Planck Instituut in Göttingen (Duitsland) ontdekte dat de doodsengel vele gedaanten kan aannemen. In een duizendste van een seconde verandert het eiwit maar liefst 46 keer van vorm. Continu is het molecuul in beweging. Zo kan het de verschillende eiwitvormen op zijn pad in een houdgreep nemen. En dat gaat loodrecht in tegen wat scholieren en studenten al zeker vijftig jaar in leerboeken voorgeschoteld krijgen. Volgens de ‘induced fit’ theorie heeft een eiwit namelijk maar één vorm. Pas wanneer het eiwit een ander tegenkomt, kan hij van vorm veranderen zodat de twee op elkaar passen. Met deze en andere recente ontdekkingen van eiwitten met Barbapapa-eigenschappen wint de ‘conformational selection model’ de laatste jaren langzaam terrein. Volgens deze theorie verandert een eiwit voordat het met een ander eiwit in aanraking komt continu van vorm, zoals bij ubiquitine dus inderdaad het geval is. Zo kan het met verschillende eiwitten een sleutel-slot binding aangaan. “We weten al langer dat ubiquitine 46 vormen kent”, schrijven de onderzoekers in hun artikel. “Maar deze vormen hebben we alleen gezien nadat het molecuul een binding met een ander eiwit is aangegaan. We hebben dus tot nu toe nooit een van de twee theorieën kunnen uitsluiten.” De onderzoekers maakten driedimensionale afbeeldingen van ubiquitine met zogenaamde kernspinresonantie of NMR. Al sinds de jaren tachtig levert dit een stroom aan prachtige plaatjes van eiwitmoleculen op. Pas bijna dertig jaar later is met een verfijning van deze techniek het ubiquitinemolecuul bekeken, voordat het een binding is aangegaan met een ander eiwit. Het gekibbel tussen wetenschappers is met deze ontdekking helaas nog niet ten einde. Onderzoeken die de ‘induced fit’ theorie steunen zijn er nog in overvloed. “We sluiten niet uit dat beide mechanismen tegelijk een rol spelen wanneer eiwitten zich aan elkaar binden”, schrijven de onderzoekers. “Aangezien eiwitten bij ongeveer alle processen in een lichaam betrokken zijn, is het belangrijk hun mechanismen te ontrafelen. Zo kunnen we met deze kennis in de toekomst bijvoorbeeld beter ziektes tegen gaan”. Steijn van Schie Oliver F. Lange e.a.: ‘Recognition Dynamics Up to Microseconds Revealed from an RDC-Derived Ubiquitin Ensemble in Solution’, Science, 12 juni 2008 David D. Boehr and Peter E. Wright: ‘How do proteins interact?’, Science, 12 juni 2008