Elektrisch veld stuurt transport van lange moleculen

Het transport van lange eiwitmoleculen door bijvoorbeeld de uitlopers van zenuwcellen is voor het eerst in het lab nagebootst. Delftse natuurkundigen gebruikten dezelfde moleculaire motortjes die in levende cellen voorkomen (Science, 12 mei).

Tekening van het scheiden van rode en groene eiwitmoleculen. Aan de wand gehecht zijn kinesinemoleculen die als voortbewegingsmotor voor het lange eiwitmolecuul werken. illustratie science

De onderzoekers uit de groep van Cees Dekker, Martin van den Heuvel en Martijn de Graaff, gebruikten kinesine, een motoreiwit dat in de cel moleculaire bouwstenen en componenten transporteert doordat het zichzelf kan voortbewegen langs in de cel gelegen microbuisjes (de 'rails').

De onderzoekers draaiden de rollen om. De kinesinemoleculen zetten ze stevig vast op de wanden van een in glas geëtst microscopisch klein kanaaltje. De microbuisjes zijn echter in oplossing gebracht. Zodra zo'n buisje in in de buurt komt van zo'n kinesinemolecuul, wordt het vastgepakt en door het kanaaltje heengetrokken met snelheden van ongeveer een micrometer (0,001 millimeter) per seconde.

De voorkant van een microbuisje wordt steeds door een volgend kinesinemolecuul gebonden en verder door het kanaaltje getrokken. Die voorkant is enigszins geladen en zo kan het buisje bij een splitsing van glaskanaaltjes met een aangelegd elektrisch veld in één van beide richtingen worden gestuurd. De Delftenaren wisten zo een mengsel van verschillend gekleurde buisjes te sorteren. De methode is eenvoudig te automatiseren.

De kanaaltjes vormen een realistisch modelsysteem voor het transport van moleculen in levende cellen. Dit experiment is een mooi voorbeeld van een techniek om op micro- en zelfs nanoschaal moleculen te transporteren en te analyseren: het laboratorium-op-een-chip. De motoreiwitten kunnen daarin bovendien gebruikt worden om op nanoschaal een kracht uit te oefenen, bijvoorbeeld om andere moleculen te buigen of zelfs bindingen te verbreken. Een nadeel is wel dat ze betrekkelijk snel binnen enkele uren tot maximaal enkele dagen kapot gaan. Synthetische motoren moeten dat probleem verhelpen. Rob van den Berg

    • Rob van den Berg