Eiwit dat spier stevigheid geeft, is nagemaakt en bruikbaar in kunstspier

Het eiwit titine dat ervoor zorgt dat we onze eigen spieren niet kapot trekken als we kracht zetten, is nagemaakt. Canadese scheikundigen hebben een biomateriaal gemaakt met dezelfde elastische en mechanische eigenschappen. Het synthetische materiaal kan in de toekomst een onderdeel van kunstspieren zijn, al moet daarvoor eerst nog wel worden vastgesteld of het probleemloos met natuurlijk weefsel kan samenwerken (Nature, 6 mei).

Het eiwit titine zorgt ervoor dat we onze spieren niet uit elkaar trekken als er krachten op werken en ze langer worden. Het eiwit laat de twee ‘motor’-eiwitten die de feitelijke spierbeweging verzorgen netjes langs elkaar heen schuiven. Daarvoor moet titine aan een aantal eisen voldoen. Wanneer een spier samentrekt en weer ontspant moet het titine makkelijk mee bewegen en vrijwel ongemerkt langer of korter worden. Maar wanneer een spier overspannen dreigt te raken, moet het juist veel krachten opvangen en verdere uitrekking dempen.

Hongbin Li en zijn collega’s knutselden een kunsteiwit in elkaar met dezelfde moleculaire structuur als titine, en wat belangrijker is: met dezelfde mechanische eigenschappen. Het resultaat is een ketting van eiwitbolletjes (globuline) met daartussen lange stukken eiwitketen (resiline) die ineengekronkeld zijn. Als er een spier gewoon samentrekt en ontspant ontrollen de resilineketens zich, waardoor het eiwit als een elastiekje uitrekt. Als de spanning echter groter wordt en de ketens hun maximale lengte hebben bereikt, schieten de eiwitbolletjes open, onder opname van energie, waardoor de spanning in één keer ontlaadt zonder dat het eiwit breekt.

Nadat ze eerst hadden vastgesteld dat hun kunsteiwit deze eigenschappen van titine goed nabootste, knoopten Li en zijn collega’s een groot aantal afzonderlijke eiwitketens met behulp van chemische bindingen aan elkaar vast, waarbij een hard, rubberachtig ‘spiermateriaal’ ontstond.

Om de eigenschappen van specifieke soorten spieren nog beter te imiteren is het volgens de onderzoekers mogelijk verschillende eiwitten in de keten in te passen.

Een volledig werkende kunstspier is nog ver weg: titine is lang niet het enige spiereiwit, en bovendien zijn echte spieren in staat zich na aantasting te herstellen en te repareren, iets wat voor dit soort ‘onnatuurlijke’ biomaterialen die altijd bloot staan aan degradatie, waarschijnlijk ook door het afweersysteem van de eigenaar, misschien wel van essentieel belang is. Rob van den Berg