Instabiel eiwit is de hoofdschakelaar voor celdeling

Cellen investeren nogal wat energie in celdeling. Ze moeten dus op de een of andere manier ‘besluiten’ of delen verstandig is, of dat ze nog beter even in rust kunnen blijven. Maar hoe die besluitvorming precies verloopt is nog niet opgehelderd. Een team wetenschappers van de Rijksuniversiteit Groningen heeft nu, samen met collega’s uit Zwitserland en België, aangetoond waardoor dat besluit valt in gist. Ze ontdekten dat net voordat een gistcel zich gaat delen er een belangrijke toename is in de concentratie van een zeer instabiel eiwit, met de naam Cln3. De toename in Cln3 lijkt een signaal waardoor de cel ziet of de omstandigheden gunstig zijn voor een geslaagde celdeling.

Zo’n dertig jaar geleden bleek dat een eiwitcomplex genaamd CDK de belangrijkste regulator is van de celdeling. Maar het exacte mechanisme dat de cel aan een nieuwe ronde celdeling laat beginnen bleef onbekend. Drie jaar geleden liet Matthias Heinemann, hoogleraar systeembiologie aan de Rijksuniversiteit Groningen, zien dat oscillaties (regelmatig herhalende bewegingen) in de stofwisseling van de cel optreden als ‘dirigent’ van het proces. Zijn onderzoeksgroep heeft nu een nieuw stukje van de puzzel gevonden, een eiwit in gist met de naam Cln3.

Groen licht

Het was al bekend dat dit Cln3 een complex vormt met CDK, wat vervolgens een proces in gang zet waardoor de cel aan een nieuwe delingscyclus – het complete proces van celdeling – begint. “Maar omdat de concentratie van Cln3 tijdens de hele celcyclus constant blijft, was het onduidelijk hoe dit eiwit het besluit om te gaan delen kon beïnvloeden”, legt Heinemann uit. Daarnaast is Cln3 een zeer instabiel eiwit, wat het moeilijk maakt om de concentratie ervan te meten. Zodra het is aangemaakt, breekt het direct weer af.

Beslissende piek

Wat opviel is dat de piek in concentratie optrad tijdens een fase waarin de snelheid van waarmee de eiwitten worden aangemaakt groter was dan de snelheid waarmee het volume van de cel toenam. Milias-Argeitis: “Het betekent dat er een ontkoppeling is tussen eiwit productie en de stofwisselingsprocessen die zorgen voor toename in volume van de cel.” Deze ontkoppeling kan een deel verklaren van de oscillaties in de stofwisseling die Heinemann eerder ontdekt heeft, en die ook een rol spelen bij de celdeling.

De resultaten van dit onderzoek suggereren dat de beslissing van een cel om te gaan delen valt als er een piek is in de concentratie van Cln3 en dat die piek weer het gevolg is van een toename in de snelheid van eiwitproductie. Misschien werkt dit systeem als een manier waarop de cel kan ‘vaststellen’ of de omstandigheden goed zijn voor eiwit productie – want dat is nodig voor een geslaagde celdeling. Heinemann stelt dat de observatie van een toename in eiwitproductie vlak voor het besluit om te gaan delen intrigerend is. “We moeten hier verder naar kijken, om te ontdekken welke processen verantwoordelijk zijn voor die toename en welke mechanismen daar voor zorgen.”