Wageningen Universiteit en Researchcentrum
Persbericht Wageningen University, 10 februari 2010.
Nature-embargo tot vanavond 19.00 uur.
Allround flavo-enzymen hebben nog meer in petto
Flavo-enzymen blijken nog meer in hun mars te hebben dan gedacht. Onderzoekers van Wageningen University en collega's van de University of Texas laten in Nature van deze week zien, dat het enzym MICAL (flavo-enzym met zogeheten mono-oxygenase activiteit) een wel heel apart kunstje kan. Normaal zijn dit soort enzymen betrokken bij de afbraak van biomassa, het ontgiften van toxische verbindingen en de aanmaak van hormonen en antibiotica. MICAL blijkt echter essentieel te zijn voor de opbouw en het onderhoud van het interne skelet van lichaamscellen.
De hulp van MICAL (Molecule interacting with CasL), blijkt nodig te zijn bij het zoeken van de juiste weg van zich ontwikkelende uiteinden (axonen) van zenuwcellen, zo laat het onderzoek van Willem van Berkel van het Wageningse Laboratorium voor Biochemie en Amerikaanse vakgenoten in Dallas zien.
Axonen zijn zenuwvezels die via synapsen elektrochemische signalen afgeven aan andere cellen. Een enkele axon kan met al zijn vertakkingen vele delen van de hersenen bereiken en via het opslaan en afgeven van neurotransmittermoleculen van duizenden signalen voorzien.
Een groeiend axon (ze kunnen meer dan een meter lang worden) vindt in zoogdieren en insecten zijn weg door met de groeipunt de omgeving te besnuffelen op stoffen die het axon aantrekken dan wel afstoten. Deze stoffen (bv. Semaphorine-eiwitten) binden aan receptoren (zoals plexines) die in de groeipunt van het axon signaalmoleculen activeren, waardoor het zenuwuiteinde prompt zijn groeirichting verandert. Hier speelt MICAL een sleutelrol, want het blijkt dat door toedoen van dit enzym de actineskeletvezels lokaal oplossen waardoor de groei van het axon wordt gestuurd.
Tijdens deze reorganisatie wordt door MICAL 'actief bleekwater' (H2O2) geproduceerd. Dit is tamelijk onverwacht omdat H2O2 normaal een niet gewenst nevenproduct is van dit soort flavo-enzymen en bekendstaat als een agressief goedje dat lichaamsstoffen versneld afbreekt.
MICAL behoort tot de flavo-eiwitten die doorgaans de taak hebben zuurstof te splitsen in een reactief deeltje (OH) en water. Het OH fungeert als breekijzer om solide chemische verbindingen, zoals de bouwstenen van de houtstof lignine, in een mum van tijd open te breken. Productie van H2O2 is meestal een teken dat er iets mis is met het enzym, want deze stof ontstaat alleen wanneer het gevormde OH geen substraat aantreft om op in te werken. Het door MICAL geproduceerde H2O2 werkt in de groeipunt van het axon echter als signaalmolecuul met een cruciale fysiologische activiteit.
MICAL komt niet alleen in zenuwcellen voor, maar is ook aangetroffen in thymus-, long-, milt-, en testisweefsels van jonge en volwassen dieren. Bij de mens zijn drie MICAL-genen actief die ieder zorgen voor verschillende isovormen van het enzym. Het onderzoeksteam zet de ontdekkingstocht voort en concentreert zich op de rol van hulpstoffen en samenwerkende eiwitten die onder meer een rol spelen bij de vorming van de organen en bij de biologie van kanker.