Eén atoom regelt bloedstelping

14 juli 2011

Bloedstelping door het eiwit von Willebrand factor wordt geregeld door een calciumatoom. Dit atoom blijkt essentieel om de reparatie van het bloedvat te starten of stoppen, afhankelijk van de bloeddoorstroming. Scheikundigen en natuurkundigen van de Universiteit Utrecht en het FOM-instituut AMOLF publiceerden deze resultaten op 12 juli in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications. Het onderzoek geeft op moleculair niveau inzicht in het voorkomen van trombose.

De von Willebrand factor circuleert in het bloed. Om bloedverlies bij een wond te beperken, kan het eiwit bloedplaatjes verzamelen die het bloedvat repareren. Vorig jaar werd al bekend dat de werking van dit eiwit afhankelijk is van de kracht van de bloeddoorstroming. Deze kracht neemt namelijk toe bij beschadiging van een bloedvat of wanneer door te veel stelping het bloedvat blokkeert. De onderzoeksgroepen van Eric Huizinga (Universiteit Utrecht) en Sander Tans (FOM-instituut AMOLF) laten nu zien hoe dit mechanisme op moleculair niveau werkt.

Biologische schakelaar

Uit gedetailleerde 3D-opnames wisten de Utrechtse onderzoekers een calciumatoom zichtbaar te maken dat de stelpende werking van het eiwit controleert. "Het beschijnen van kristallen van de von Willebrand factor met röntgenstraling maakte het eiwit in atomair detail zichtbaar", aldus Arjen Jakobi van de Universiteit Utrecht. "Hierdoor konden we nauwkeurig bepalen hoe calcium ervoor zorgt dat het eiwit een compacte gevouwen structuur aanneemt wanneer de bloeddoorstroming weinig kracht uitoefent".

Het manipuleren van de von Willebrand factor liet vervolgens zien hoe het eiwit reageert wanneer de kracht van bloeddoorstroming toeneemt. Sander Tans, FOM-instituut AMOLF: "Door laserstralen te gebruiken als een soort pincet, konden we aan de uiteinden van de losse eiwitten trekken. Hiermee werd duidelijk bij welke kracht van de bloeddoorstroming de compacte structuur van het eiwit ontrafelt waardoor de functie van het eiwit verandert."

Trombose voorkomen

De onderzoekers achterhaalden verder hoe het calcium ervoor zorgt dat de stelping stopt na reparatie van het bloedvat en trombose wordt voorkomen. Op het moment dat een bloedvat bijna geheel afgesloten raakt door bloedplaatjes dreigt trombose. Onder deze omstandigheden oefent de bloeddoorstroming een grote kracht uit en ontrafelt de von Willebrand factor waarna deze zich gedeeltelijk laat opknippen door enzymen. Geknipt von Willebrand factor bindt bloedplaatjes minder actief, wat trombose voorkomt.

Te veel geknip zou echter weer kunnen leiden tot bloedingen. Eén calciumatoom kan dit voorkomen door als een soort eiwitlijm de von Willebrand factor weer op te laten vouwen als de kracht weer lager wordt. "Het calcium geeft de von Willebrand factor de unieke eigenschap om als minuscule schakelaar te reageren op de kracht van de bloeddoorstroming", aldus Eric Huizinga van de Universiteit Utrecht. "Hierdoor zorgt het eiwit dat bloedingen snel worden gestopt, terwijl het risico op trombose beperkt blijft."

Dit onderzoek werd gefinancierd door NWO Chemische Wetenschappen.

Referentie

"Calcium modulates force sensing by the von Willebrand factor A2 domain",
Arjen J. Jakobi, Alireza Mashaghi, Sander J. Tans & Eric G. Huizinga
Nature Communications DOI 10.1038/nacomms1385

Bron:FOM

Bron: NWO