Mijn wetenschappelijke onderzoeks interesses liggen vooral op het gebied van de biomoleculaire NMR. Ik bestudeer de structuur en dynamica van eiwitten, RNA, antibiotica en hun complexen met behulp van NMR spectroscopie. Daarvoor werk ik aan verschillende projecten waarbij de biologische objecten uiteen lopen van kleine organische moleculen tot grote biomoleculaire complexen. Het onderzoek is veelzijdig en bevat vele aspecten van de moderne biomoleculaire NMR; van expressie van eiwitten in E-coli, in-vitro synthese van RNA, opnemen, uitwerking en toekenning van NMR spectra tot aan het berekenen van de structuur. Hieronder staan enkele voorbeelden van mijn onderzoeksprojecten.

De moleculaire chaperone eiwitten Cdc37 en Hsp90 zijn cruciale elementen in de eiwit signalerings route. De katalytische domeinen van de vele kinases worden gestabiliseerd door Cdc37 en hun correcte vouwing en de werking is afhankelijk van Hsp90. De X-ray kristalstructuur van het 16 kDa midden domein van het menselijke Cdc37 werd met 1,88 Å resolutie bepaald. Met behulp van NMR-gegevens en docking losden we de structuur van dit domein op in complex met het 23 kDa N-terminale domein van de menselijke Hsp90. De resultaten tonen aan dat het midden domein van Cdc37 een monomeer is en onthullen de residuen die belangrijk zijn voor de vorming van het complex. Deze bevindingen kunnen erg nuttig zijn bij de ontwikkeling van kleine moleculaire remmers tegen kanker.

Het eiwit parvulustat (78 aminozuren) functioneert als een zeer efficiënte alfa-amylase remmer en de sequentie is voor 29,6% identiek aan de bekende alfa-amylase remmer tendamistat. De hoge-resolutie NMR structuur van parvulustat werd opgelost en de dynamische eigenschappen werden onderzocht. De algehele structurele samenstelling is erg vergelijkbaar met tendamistat, maar er zijn duidelijke verschillen, ondermeer in de actieve-site regio, wat duidt op een iets andere manier van binden. We stellen voor dat een geïnduceerd-fit mechanisme kan plaatsvinden bij binding aan alfa-amylase, aangezien de structuur van tendamistat niet verandert na binding aan alfa-amylase.

Biomoleculaire NMR speelt een belangrijke rol in levenswetenschappen, en vooral in de structurele biologie. In dit vakgebied is ook al een EU-NMR initiatief operationeel dat toegang verschaft tot moderne NMR instrumenten en de technische vooruitgang volgt. Verder heeft een Coordinated action NMR-Life de doelstelling om de best gangbare experimentele methoden vast te leggen en te verspreiden over Europa. Bovendien zal het nieuwe initiatief, eNMR, zich inspannen om een NMR infrastructuur voor berekeningen op te zetten en te standaardiseren. Het project wordt gefinancieerd door het 7e framework programma van de Europese Unie en de voornaamste doelstelling is de implementatie van een platform voor berekeningsmethodes die nodig zijn voor biomoleculaire NMR data analyse. Dit eNMR netwerk zal gebaseerd zijn op de Grid (EGEE) infrastructuur.

De conformationele dynamica is bestudeerd voor het ribosomale eiwit L11 (15.1 kDa, 141 aa) in vrije vorm en zowel in complex met de GTPase-geassocieerde regio van het 23S rRNA (19.3 kDa, 60 nt) als in het ternaire complex met het thiazole antibioticum thiostrepton. Het RNA is compact gevouwen in een goed gedefinieerde tertiare structuur, die verder wordt gestabiliseerd door de verbinding met het C-terminale domein van L11 (L11ctd). NMR data laat een verplaatsing zien van het N-terminale domein van L11 (L11ntd) waarbij het dichter bij het RNA komt na binding van thiostrepton, hetgeen wellicht de interactie met elongatie factoren verhinderd en daardoor de elongatie functie. Er is een model voor het ternaire complex voorgesteld dat verder is gebaseerd op conformationele informatie voor het L11 eiwit en een verklaring geeft voor de rol van L11ntd in de binding van elongatie factoren.

Dit onderzoek laten zien hoe de intrinsiek ongestructureerde domeinen van PC4 en VP16 betrokken zijn bij het sturen van RNA Polymerase II transcriptie. Het uiterst flexibele N-terminale domein van PC4 (PC4ntd) is veelal betrokken bij de vergankelijke en dynamische regulering van de PC4 cofactor functie en wordt gecontroleerd door fosforylering. Het activatie domein van VP16 (VP16ad) vormt een alfa helix structuur als het bindt aan PC4 en TFIIB en de docking modellen geven een verklaring voor de hoge activiteit, cooperativiteit en promiscue eigenschappen van dit transactivatie domein. De structurele en functionele studies aan PC4, VP16 en de fosforylering van PC4 leiden tot een mogelijke model dat de verschillende activiteiten van de cofactor PC4 verklaart in de context van de transcriptie cyclus.