Voorstelling van de moleculaire structuur van het eiwit Hsp90 Jawahar Swaminathan and MSD staff at the European Bioinformatics Institute/Public domain

Een van de meest bestudeerde eiwitten blijkt een tot nu toe onbekende functie te hebben

Een van de meest voorkomende en meest bestudeerde proteïnen in ons lichaam, Hsp90, blijkt een nieuwe, tot nu toe onbekende functie te hebben. Naast zijn wel bekende rol als proteïne chaperon, waarin Hsp90 help bij het correct vouwen van andere eiwitten, blijkt het eiwit nu ook een rol te spelen bij de vorming van exosomen, moleculaire blaasjes. Dat hebben onderzoekers aan het VIB en de KU Leuven ontdekt. De resultaten kunnen mogelijk op termijn gevolgen hebben voor de ontwikkeling van geneesmiddelen voor kanker en hersenaandoeningen. 

Hsp90, of heat-shock protein 90, is één van de meest voorkomende en meest bestudeerde eiwitten. Op iedere honderd eiwitten in onze cellen  zijn er een of twee Hsp90-eiwitten, en ze worden ook aangetroffen in de cellen van dieren, planten en zelfs schimmels.

De naam stamt uit de jaren 80, toen het eiwit voor het eerst beschreven werd als één van de eiwitten die in overvloed werden aangemaakt bij een plotse temperatuursverhoging - vandaar de naam heat shock proteins.

In de afgelopen decennia hebben we heel veel geleerd over de functie van Hsp90. Als een moleculaire helper of chaperon zorgt Hsp90 ervoor dat andere eiwitten in de cel correct gevouwen worden, en stabiliseert het ze bij hitte of andere problemen. Het eiwit helpt ook bij de afbraak van overbodige, beschadigde en verkeerd gevouwen eiwitten.

Celmembraan vervormen en exosomen vrijgeven

Nieuw onderzoek door professor Patrik Verstreken en zijn team van het VIB-KU Leuven Centrum voor Hersenonderzoek toont aan dat Hsp90, onafhankelijk van zijn rol als chaperon, ook helpt bij het vrijgeven van exosomen. Dat zijn blaasjes die vrijkomen na de fusie van lichamen die blaasjes bevatten, met het celmembraan, en die een rol spelen in de communicatie tussen verschillende cellen. Ze kunnen signaalmoleculen bevatten, maar ook potentieel schadelijke proteïnen.

“Onze experimenten met fruitvliegjes tonen aan dat Hsp90 celmembranen kan binden en vervormen", vertelt Yu-Chun Wang, één van de betrokken onderzoekers in het labo van Verstreken in een persmededeling. “Een specifiek deel van het Hsp90-eiwit stimuleert de samensmelting van de lichamen die blaasjes bevatten met het celmembraan, wat resulteert in het vrijgeven van de exosomen.” 

Bovendien kan die interactie gecontroleerd worden, want Hsp90 doet dat enkel onder bepaalde voorwaarden, vult collega-onderzoeker Elsa Lauwers aan. “Hsp90-eiwitten zijn werkzaam als duo. Twee Hsp90-eiwitten vormen samen een complex dat ofwel open ofwel gesloten kan zijn. Mutaties of middelen die de open vorm stabiliseren, laten de vervorming van membranen toe en dus ook het vrijgeven van exosomen, terwijl de gesloten vorm het hele proces blokkeert.”

Hersenaandoeningen en kanker

Volgens professor Verstreken kunnen de bevindingen gevolgen hebben voor een groot aantal hersenaandoeningen.

“Exosomen zijn heel belangrijk voor de communicatie tussen cellen, maar ze worden vaak gekaapt door schadelijk eiwitten zoals prionen, synucleine of tau eiwitten, en ze dragen daarmee bij tot het verspreiden van ziektes in de hersenen.”

Prionen zijn schadelijke eiwitten die besmettelijke hersenziektes veroorzaken, zoals Creutzfeld-Jakob, een variant van de gekkekoeienziekte, terwijl synucleine en tau eiwitten zich opstapelen bij parkinson en alzheimer. Een beter begrip van hoe exosomen vrijkomen, kan dus interessante pistes opleveren voor de ontwikkeling van geneesmiddelen op dit vlak. 

Als een onderdeel van zijn rol als chaperon, stabiliseert Hsp90 ook een aantal eiwitten die de groei van tumoren stimuleren. Daarom worden middelen die Hsp90 kunnen blokkeren, onderzocht voor toepassingen in de oncologie, als mogelijke nieuwe kankermedicatie. Het team van Verstreken ontdekte dat sommige van deze inhibitoren, Hsp90-remmers, ook het vrijgeven van exosomen kunnen verhinderen.

“We stellen vast dat sommige Hsp90-inhibitoren die in ontwikkeling zijn voor oncologische toepassingen, ook het vrijgeven van exosomen verhinderen,” zo zegt Verstreken. “Ons werk kan dus belangrijke nieuwe inzichten opleveren in hoe die geneesmiddelen werken, en natuurlijk ook in hun mogelijke bijwerkingen.”

De studie van het VIB-KU Leuven Centrum voor Hersenonderzoek en enkele onderzoekers van de University of New South Wales in Australië is gepubliceerd in "Molecular Cell"

Geen doorbraak in de behandeling

Het Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB) benadrukt dat een doorbraak in onderzoek niet hetzelfde betekent als een doorbraak in de geneeskunde. De verwezenlijkingen van VIB-onderzoekers kunnen de basis vormen voor nieuwe therapieën, maar het ontwikkelingstraject daarnaar neemt nog jaren in beslag.

Omdat dit veel vragen kan oproepen, stelt VIB een e-mailadres ter beschikking. Iedereen kan er met vragen omtrent dit en ander medisch gericht onderzoek terecht: patienteninfo@vib.be