VORMING UITWENDIGE SKELETJES VAN DIATOMEEËN BEKEND

Biochemici van de universiteit van Regensburg zijn erachter gekomen hoe diatomeeën, kleine eencellige algen, erin slagen om uit silica de prachtigste uitwendige skeletjes te maken (Science, 5 nov). Dit keramische materiaal wordt ook in de techniek veel toegepast. Het is bijvoorbeeld de grondstof voor katalysatoren, membranen en harsen.

Waar diatomeeën hun bouwsels gewoon drijvend in zee produceren, hebben scheikundigen daar tamelijk extreme condities voor nodig: hoge temperatuur en druk en een zuur milieu. In talloze laboratoria ter wereld werd daarom geprobeerd het geheim van de diatomee te ontsluieren. Op grond van foto's met de elektronenmicroscoop was al duidelijk geworden dat tijdens een celdeling het silica wordt aangemaakt in de vorm van bolletjes, met een diameter van een paar honderd nanometer. Het vermoeden bestond dat bij die synthese eiwitten een belangrijke rol speelden.

De onderzoekers hebben daarom eerst op allerlei manieren getracht deze eiwitten uit celwanden van de alg Cylindrotheca fusiformis te isoleren. Pas met het tamelijk agressieve waterstoffluoride kregen ze organisch materiaal in handen dat een zekere affiniteit bleek te hebben voor silica. Nader onderzoek wees uit dat het een mengsel was van een aantal verschillende eiwitfragmenten (peptiden), die silaffines werden gedoopt. Wanneer die aan een silica-oplossing werden toegevoegd, vormden zich binnen enkele seconden zoveel silicabolletjes dat de oplossing troebel werd.

Om inzicht te krijgen in de manier waarop de peptiden dat klaarspelen, werd de aminozuurvolgorde van een daarvan bepaald. Daarmee kon uit een DNA-bibliotheek de genetische code van een volledig eiwit worden gevist. Dat bleek ook te coderen voor een van de andere peptiden. Beide hebben een karakteristieke samenstelling, waarin bepaalde sequenties herhaaldelijk terugkeren. Uit chemische analyses van de geïsoleerde fragmenten werd bovendien duidelijk dat een aantal aminozuren chemisch waren veranderd. Dat gold in het bijzonder voor een steeds terugkerend motief van twee naast elkaar gelegen lysines. De onderzoekers konden aantonen dat deze twee van cruciaal belang zijn voor de vorming van de silicabolletjes.

Wat de functie van de nog resterende silaffine is en of deze eiwitten ook een rol spelen bij de vorming van de prachtige symmetrische patronen is echter nog niet duidelijk. (Rob van den Berg)

    • Rob van den Berg