Nederlandse moleculen op ruimtereis
(bron: SRON) Op 9 augustus 23.38 uur Nederlandse tijd zal vanaf Cape Canaveral in Florida een Space Shuttle vertrekken met aan boord een Nederlands biochemisch experiment, ontwikkeld door onderzoekers van de Katholieke Universiteit Nijmegen (KUN).
De reisbestemming is het in aanbouw zijnde Internationaal ruimtestation ISS, waar astronauten het experiment in werking zullen stellen. De proef heeft als doel het maken van kristallen van het eiwitmolecuul Rhodopsine. Het Programmabureau Extern Onderzoek van Stichting Ruimteonderzoek Nederland (SRON) vervulde de functie van reisbureau voor de moleculen: Nederlandse wetenschappers kunnen bij SRON onderzoeksvoorstellen indienen en daarmee dingen naar een plaats voor hun experiment in het ISS. Het experiment van de KUN is het eerste van een reeks van Nederlandse experimenten die in het ISS zullen worden uitgevoerd.
De verwachtingen van de Nijmeegse projectleider prof. dr. Wim de Grip zijn hooggespannen: “Als de moleculen in een mooie kristallijne vorm uit de ruimte terugkeren zijn we een stap dichter bij de opheldering van de gedetailleerde structuur van Rhodopsine. Uiteindelijk zullen we op basis hiervan veel gerichter werkende medicijnen kunnen maken.”
Lees de bijsluiter
Rhodopsine is lid van een belangrijke familie receptoreiwitten die bij veel processen in het menselijk lichaam een rol spelen. Zo’n receptoreiwit is een soort moleculair slot, dat een cascade aan reacties op gang brengt, zodra het bijbehorende sleutelmolecuul erin past. Medicijnen werken vaak door zo’n moleculair slot te openen of juist te blokkeren. Ongeveer 60 procent van alle medicijnen werkt op Rhodopsine-achtige receptoreiwitten. Die medicijnen werken op het doeleiwit, maar meestal ook op andere, vaak verwante receptoren en dat geeft allerlei ongewenste bijwerkingen. Als de precieze structuur van een receptoreiwit bekend is, kunnen wetenschappers medicijnen maken die alleen op die receptor passen, en dus veel minder bijwerkingen hebben. De Grip: “Uiteindelijk is het de bedoeling om de bijsluiter die je bij je medicijn krijgt aanzienlijk te verkorten.”
Eiwitten zijn bijzonder complexe moleculen en het achterhalen van de precieze structuur is dan ook een lastige opgave. Een veel toegepaste methode gaat uit van eiwitkristallen. In deze kristallen liggen de individuele eiwitmoleculen op een heel regelmatige manier gerangschikt, als pingpongballen in een doosje. Röntgenlicht dat op zo’n kristal wordt gericht, wordt op een bepaalde manier verstrooid. Met krachtige computers kunnen wetenschappers uit dat verstrooiingspatroon de driedimensionale opbouw van het eiwitmolecuul afleiden.
Gewichtloosheid
Eiwitmoleculen laten zich echter niet zomaar in een kristalstructuur proppen. Daar zijn hele stabiele en specifieke omstandigheden voor nodig, veel geduld, en misschien een beetje geluk. Bovendien is niet elke kristalvorm geschikt voor analyse. In het laboratorium van Wim de Grip is het na veel pogingen gelukt Rhodopsine te kristalliseren. “Helaas waren de kristallen te klein en naaldvormig, en daardoor ongeschikt voor analyse”, zegt de Grip. Zijn hoop is gevestigd op de ruimte. “In het Space Station heerst gewichtloosheid. Het ontbreken van de zwaartekracht maakt de situatie in de druppel waar het kristal moet groeien veel stabieler. Daardoor is de kans veel groter dat er grotere kristallen zonder defecten ontstaan, die wel geschikt zijn voor analyse.” Eerdere korte experimenten in de ruimte leverden niet de gewenste resultaten op. Nu er door het ISS de mogelijkheid is ontstaan om experimenten over een langere termijn uit te voeren is de kans op succes echter veel groter.
Na een verblijf van ongeveer vier maanden in de ruimte zullen de moleculen per Space Shuttle weer terugkeren op aarde en kan bekeken worden of zich inderdaad geschikte kristallen hebben gevormd.
