Onderzoekers bouwen ribosoom dat maar één eiwit kan maken

Elke cel in ons lichaam bevat ribosomen: moleculaire machines die genetische instructies aflezen en daarmee eiwitten bouwen. Een cel heeft op elk moment duizenden verschillende eiwitten nodig, dus moeten ribosomen normaal gesproken alles kunnen maken. Onderzoekers van de University of Illinois Chicago (UIC) hebben nu het tegenovergestelde gebouwd: een ribosoom dat slechts één type eiwit produceert. Ze publiceerden hun resultaten in Nature.

Het systeem heet Ribo-M en koppelt een ribosoom direct aan het mRNA van één specifiek eiwit. Normale ribosomen moeten steeds door de cel 'zoeken' naar de juiste bouwtekening voordat ze aan de slag kunnen. Bij Ribo-M zit die bouwtekening al vast aan de machine. "Onze gemanipuleerde ribosomen zijn gespecialiseerd," zegt hoofdonderzoeker Kasra Alizadeh. "Ze dragen altijd het recept voor één specifiek eiwit bij zich en hoeven geen tijd te verspillen aan zoeken."

Jaren van sleutelen aan een nieuw ribosoom

Het maken van Ribo-M kostte het team jaren werk. Onderzoekers testten tienduizenden varianten van het ribosoom en screenden duizenden bacteriekolonies voordat ze een werkend ontwerp vonden. Eenmaal gelukt, lieten ze zien dat het systeem verschillende eiwitten kan produceren: een eiwit dat groen oplicht, een eiwit dat resistentie tegen antibiotica geeft, en een enzym dat licht uitstraalt.

Volgens onderzoeksleider Alexander Mankin is het idee vergelijkbaar met de gezondheidszorg: "Je hebt een huisarts die van alle ziektes een beetje moet weten. Maar voor hersenchirurgie ga je naar iemand die zich daarin heeft gespecialiseerd." Een gespecialiseerd ribosoom kan daardoor efficiënter werken aan ongebruikelijke of complexe eiwitten dan een gewoon ribosoom.

Op maat gemaakte medicijnen en een blik op het ontstaan van leven

De onderzoekers benadrukken dat Ribo-M nog in een vroeg stadium zit. "Dit is een prototype. Nog niet eens het vliegtuig van de gebroeders Wright. Dit is de fiets met vleugels," aldus Mankin. Toch ziet hij grote mogelijkheden. Specialistische ribosomen zouden op termijn kunnen worden getraind om afwijkende aminozuren in te bouwen, waardoor eiwitten met nieuwe eigenschappen ontstaan, zoals medicijnen die langer in het lichaam actief blijven.

Een concreet voorbeeld is semaglutide, het werkzame bestanddeel van afslankmiddelen als Ozempic, dat nu via een ingewikkeld productieproces wordt gemaakt. Gespecialiseerde ribosomen zouden zulke stoffen in de toekomst efficiënter kunnen produceren, wat de weg opent naar goedkopere designer-medicijnen en enzymen.

Daarnaast biedt de vinding een venster op een van de grootste vragen in de biologie: hoe het allereerste eiwitproductiesysteem op aarde is ontstaan. Omdat Ribo-M de machine en de bouwtekening in één geheel combineert, lijkt het op hoe primitieve systemen gewerkt kunnen hebben voordat cellen over talloze losse ribosomen en mRNA-moleculen beschikten.