Jaarboek no. 87. 2008/2009 - Koninklijke Maatschappij voor ...

Diligentia 105
(Brejc et al., 2001), gevolgd door vele structuren met liganden door anderen (Bourne et
al., 2005; Celie et al., 2005a; Celie et al., 2005b; Celie et al., 2004; Hansen et al., 2005;
Talley et al., 2008). Deze structuur was een ware eye-opener, omdat duidelijk werd hoe de
verschillende ‘loops’ inderdaad bij elkaar komen om het ligand te binden. De structuur
maakte nu echter duidelijk hoe deze binding in zijn werk gaat. Structuren met nicotine en
een acetylcholine homoloog maakten vervolgens in detail duidelijk waar deze nicotinerge
agonisten inderdaad binden. Zoals u kunt zien, kijken we dan naar de precieze contacten
van het nicotine molecuul aan het eiwit (figuur 5). Het nicotine maakt een paar korte
contacten (waterstofbruggen) en het wordt ‘ingepakt’ in de eiwitomgeving. Met deze gedetailleerde
kennis is het mogelijk om voorspellingen te doen voor nieuwe interacties. Om
vervolgens te kunnen kijken hoe de antagonisten werken, hebben we gebruikt gemaakt van
een conotoxine (Celie et al., 2005a; Dutertre et al., 2007; Ulens et al., 2006). Deze kleine
peptides uit een slak hebben een opmerkelijk hoge affiniteit voor specifieke subtypes van
receptoren. De structuur van het complex van conotoxine PnIA met AChBP was het eerste
receptor-complex voor deze farmacologisch interessante moleculen (Celie et al., 2005a).
Ondertussen blijkt dat we het eiwit ook kunnen gebruiken om nieuwe liganden te vinden.
Enerzijds wordt in bindingsstudies gekeken of AChBP bindt aan een serie verschillende
moleculen. Als er goede binding is, kan gekeken worden of deze nieuwe moleculen ook
aan de echte nAChR receptoren binden. Op dergelijke wijze kon een nieuw conotoxine
met bijzonder nicotinerge subtypenspecificiteit geïdentificeerd worden. Anderzijds kunnen
we in samenwerking met de groep van Iwan de Esch op de VU computerprogramma’s
gebruiken om series moleculen in de computer in de bindingsplaats van AChBP te ‘docken’.
Moleculen die daar goed lijken te binden worden dan echt getest op binding aan
AChBP en vervolgens op binding aan de echte nicotine receptor (Ulens et al, in press).
Een deel van deze tekst is in iets bewerkte vorm eerder verschenen als oratie bij de aanvaarding van een bijzonder
hoogleraarschap aan het Erasmus MC, Rotterdam.
Mailadres: t.sixma@nki.nl.
Referenties
Bourne, Y., Talley, T.T., Hansen, S.B., Taylor, P., and Marchot, P. (2005). Crystal structure of a Cbtx-AChBP complex
reveals essential interactions between snake alpha-neurotoxins and nicotinic receptors. EMBO J 24, 1512-1522.
Brejc, K., van Dijk, W.J., Klaassen, R.V., Schuurmans, M., van Der Oost, J., Smit, A.B., and Sixma, T.K. (2001). Crystal
structure of an ACh-binding protein reveals the ligand-binding domain of nicotinic receptors. Nature 411, 269-276.
Celie, P.H., Kasheverov, I.E., Mordvintsev, D.Y., Hogg, R.C., van Nierop, P., van Elk, R., van Rossum-Fikkert, S.E.,
Zhmak, M.N., Bertrand, D., Tsetlin, V., et al. (2005a). Crystal structure of nicotinic acetylcholine receptor homolog
AChBP in complex with an alpha-conotoxin PnIA variant. Nat Struct Mol Biol 12, 582-588.
Celie, P.H., Klaassen, R.V., van Rossum-Fikkert, S.E., van Elk, R., van Nierop, P., Smit, A.B., and Sixma, T.K. (2005b).
Crystal structure of acetylcholine-binding protein from Bulinus truncatus reveals the conserved structural scaffold
and sites of variation in nicotinic acetylcholine receptors. J Biol Chem 280, 26457-26466.
Celie, P.H., van Rossum-Fikkert, S.E., van Dijk, W.J., Brejc, K., Smit, A.B., and Sixma, T.K. (2004). Nicotine and
carbamylcholine binding to nicotinic acetylcholine receptors as studied in AChBP crystal structures. Neuron
41, 907-914.
Drenth, J. Principles of protein x-ray Crystallography, 3rd edition edn (Springer).
Dutertre, S., Ulens, C., Buttner, R., Fish, A., van Elk, R., Kendel, Y., Hopping, G., Alewood, P.F., Schroeder, C., Nicke,
A., et al. (2007). AChBP-targeted alpha-conotoxin correlates distinct binding orientations with nAChR subtype
selectivity. Embo J 26, 3858-3867.
Eddins, M.J., Carlile, C.M., Gomez, K.M., Pickart, C.M., and Wolberger, C. (2006). Mms2-Ubc13 covalently bound
to ubiquitin reveals the structural basis of linkage-specific polyubiquitin chain formation. Nat Struct Mol Biol
13, 915-920.
Eiwitten: structuur een functie geven