REACTIVITEIT VAN EEN ENKEL ENZYM IN BEELD GEBRACHT

Rob van den Berg 5 DECEMBER 1998

Niemand kijkt tegenwoordig meer van op van experimenten aan afzonderlijke moleculen. Het is bijna de gewoonste zaak van de wereld geworden dat we kunnen volgen hoe ze licht absorberen en weer uitzenden hoe ze zich bewegen of zich gedragen onder ongewone omstandigheden als een sterk magneetveld.

Moleculair biologen van Washington State University zijn er onlangs zelfs in geslaagd om de reactiviteit van een enkel enzym in beeld te brengen (Science, 4 december). Zij bekeken hoe de reactie van cholesterol met zuurstof wordt gekatalyseerd door het enzym cholesterol-oxidase (COx). De plek waar die reactie zich afspeelt de actieve site, is zelf een klein molecuul (FAD) dat aan het grote enzym vastzit. Het aardige van dit molecuul is dat het tijdens de reactie even geen licht meer geeft. Zo kan elke individuele omzetting worden gevolgd.

Om de moleculen in beeld te kunnen brengen, werden ze vastgezet in een gel. Daaraan waren cholesterol en zuurstof toegevoegd, zodat het enzym aan de slag kon. Dat werd duidelijk uit het aan- en uitflitsen van de fluorescentie van het FAD onder belichting met een laser, soms wel vijfhonderd keer achter elkaar. Daarmee is het veel stabieler dan de tot nu toe bij dit soort experimenten gebruikte kleurstofmoleculen. Dit is hoogstwaarschijnlijk toe te schrijven aan de bescherming die de eiwitketen biedt. Door het gedrag van verschillende moleculen in de tijd te volgen kon de variatie in reactiesnelheid tussen verschillende moleculen worden bepaald. Dat soort informatie is - zij het met wat meer moeite - ook met andere technieken wel te verkrijgen.

Dat geldt natuurlijk niet voor de variatie in reactiesnelheid van een molecuul gedurende een bepaalde tijd. Het enzym bleek over een soort geheugen te beschikken. Als het pas na lang wachten weer eens reageerde, was de kans groot dat het wederom lang zou duren voor een volgende reactie. Omgekeerd werden twee reacties die vlak na elkaar plaatsvonden ook meestal gevolgd door opnieuw een snelle reactie. Dit heeft waarschijnlijk te maken met heel langzame vormveranderingen in het enzym. Dit soort conformatie-veranderingen waren al eerder gepostuleerd, maar zijn nu voor het eerst waargenomen. Wat er zich precies in het eiwit afspeelt is echter nog niet duidelijk.