Citraattransport gaat met de lift

Press/Media: Public Engagement ActivitiesPopular

Description

Voor het eerst is bevestigd dat het transporteiwit CitS zich op drie in plaats van twee verschillende hoogtes beweegt in het membraan, staat in PNAS.

AFM

AFM Beeld: Maity, S. et al. (2022) PNAS 119(6); AFM-beelden van CitS-eiwitten in een artificieel membraan. De opgelichte delen die in een vakje zitten zijn de protomeren van een CitS-dimeer.

Het secundaire transporteiwit CitS is een dimeer dat zich bevindt in het membraan van gramnegatieve bacteriën en transporteert citraatmoleculen de cel in en tegelijk twee natriumionen de cel uit. Op basis van statische kristalstructuren bepaalden wetenschappers al eerder dat de twee protomeren van het dimeer twee toestanden hadden: CitS steekt ofwel naar buiten, ofwel naar binnen. Sourav Maity, Wouter Roos, Dirk Slotboom en collega’s van de Rijksuniversiteit Groningen en de Kanazawa-universiteit van Japan onderzochten met hogesnelheid-atoomkrachtmicroscopie (HS-AFM) of dit wel klopt, en ze ontdekten dat het toch anders zat.

Om de HS-AFM-data goed te interpreteren wilden de onderzoekers eerst weten wat er eerst bindt aan het eiwit: citraat of de twee natriumionen? Door te spelen met concentraties, ontdekten ze dat er eerst een natriumion bindt aan CitS, daarna citraat en als laatste weer een natriumion, waarna het transport plaats kan vinden.

Met die informatie bekeken ze de bewegingen van gezuiverde CitS in lipiden uit E. coli met HS-AFM. In afwezigheid van citraat en natrium dreven de twee domeinen van het dimeer uit elkaar, bij aanwezigheid kwamen ze juist dichter naar elkaar toe.

Domeinen

Beeld: Maity, S. et al. (2022) PNAS 119(6): Hier zie je het zij- en bovenaanzicht van CitS in het membraan, met de twee domeinen/protomeren die er bovenuit steken.

Maar het eiwit beweegt ook door het membraan heen. Ze maakten HS-AFM-filmpjes (zie de bestanden onderaan dit artikel) en zagen de twee domeinen van het eiwit afhankelijk van elkaar omhoog en omlaag gaan. Maar tot hun verbazing vonden ze met kwantitatieve analyses geen tweedeling (up en down), maar een driedeling met drie hoogtes: 0,5 nm (down), 1,0 nm (intermediair) en 1,6 nm (up). De aanwezigheid van natriumionen zorgde vooral voor de switch tussen up en down, maar zodra er ook citraat was, zagen ze meer transities tussen intermediair en up.

De ontdekking van deze driedeling doet de vraag rijzen of andere transmembraantransporteiwitten ook anders bewegen dan tot nu toe werd aangenomen. De onderzoekers denken in ieder geval met HS-AFM de weg vrij te hebben gemaakt om antwoorden te vinden.

Up-down

Up-down: Beeld: Maity, S. et al. (2022) PNAS 119(6): AFM-beelden die de up- en down-toestanden van CitS laten zien.

Maity, S. et al. (2022) PNAS 119(6) doi.org/10.1073/pnas.2113927119

Period10-Feb-2022

Media coverage

1

Media coverage

  • TitleCitraattransport gaat met de lift
    Degree of recognitionNational
    Media name/outletC2W - Mens en Molecuul
    Media typeWeb
    Country/TerritoryNetherlands
    Date10/02/2022
    DescriptionVoor het eerst is bevestigd dat het transporteiwit CitS zich op drie in plaats van twee verschillende hoogtes beweegt in het membraan, staat in PNAS.

    Het secundaire transporteiwit CitS is een dimeer dat zich bevindt in het membraan van gramnegatieve bacteriën en transporteert citraatmoleculen de cel in en tegelijk twee natriumionen de cel uit. Op basis van statische kristalstructuren bepaalden wetenschappers al eerder dat de twee protomeren van het dimeer twee toestanden hadden: CitS steekt ofwel naar buiten, ofwel naar binnen. Sourav Maity, Wouter Roos, Dirk Slotboom en collega’s van de Rijksuniversiteit Groningen en de Kanazawa-universiteit van Japan onderzochten met hogesnelheid-atoomkrachtmicroscopie (HS-AFM) of dit wel klopt, en ze ontdekten dat het toch anders zat.

    Om de HS-AFM-data goed te interpreteren wilden de onderzoekers eerst weten wat er eerst bindt aan het eiwit: citraat of de twee natriumionen? Door te spelen met concentraties, ontdekten ze dat er eerst een natriumion bindt aan CitS, daarna citraat en als laatste weer een natriumion, waarna het transport plaats kan vinden.

    Met die informatie bekeken ze de bewegingen van gezuiverde CitS in lipiden uit E. coli met HS-AFM. In afwezigheid van citraat en natrium dreven de twee domeinen van het dimeer uit elkaar, bij aanwezigheid kwamen ze juist dichter naar elkaar toe.

    Maar het eiwit beweegt ook door het membraan heen. Ze maakten HS-AFM-filmpjes (zie de bestanden onderaan dit artikel) en zagen de twee domeinen van het eiwit afhankelijk van elkaar omhoog en omlaag gaan. Maar tot hun verbazing vonden ze met kwantitatieve analyses geen tweedeling (up en down), maar een driedeling met drie hoogtes: 0,5 nm (down), 1,0 nm (intermediair) en 1,6 nm (up). De aanwezigheid van natriumionen zorgde vooral voor de switch tussen up en down, maar zodra er ook citraat was, zagen ze meer transities tussen intermediair en up.

    De ontdekking van deze driedeling doet de vraag rijzen of andere transmembraantransporteiwitten ook anders bewegen dan tot nu toe werd aangenomen. De onderzoekers denken in ieder geval met HS-AFM de weg vrij te hebben gemaakt om antwoorden te vinden.

    Maity, S. et al. (2022) PNAS 119(6) doi.org/10.1073/pnas.2113927119
    Producer/AuthorDaniel Linzel
    URLhttps://www.sciencelink.net/nieuws-and-verdieping/citraattransport-gaat-met-de-lift/20463.article
    PersonsDirk Slotboom