Vrije Universiteit Amsterdam
Informatie voor de pers. Vrije Universiteit Amsterdam.
11/03/2002
---
Nieuwe laseropstelling laat biochemische reacties zien
Om helemaal te kunnen begrijpen hoe biochemische reacties plaatsvinden, wat hun drijvende kracht is, waarom ze zo verlopen en niet anders, moeten wetenschappers de reacties en de omgeving waarin ze plaatsvinden kunnen visualiseren op de ultrasnelle tijdschaal waarop ze plaatsvinden. In het LaserCentrum van de Vrije Universiteit hebben dr. Marloes Groot en prof. dr. Rienk van Grondelle van de afdeling Biofysica ( Faculteit der Exacte Wetenschappen, divisie Natuurkunde en Sterrenkunde) met steun van NWO een laseropstelling ontwikkeld waarmee dit mogelijk wordt. De nieuwe opstelling wordt op maandag 18 maart feestelijk officieel in gebruik genomen.
Alle levensprocessen worden uitgevoerd door daarvoor speciaal
ontwikkelde eiwitten. Een visuele waarneming bijvoorbeeld, begint in
het eiwit rhodopsine. Het daarin voorkomende pigment verandert door
lichtinval van structuur. Daardoor verplaatsen elektrische ladingen
zich in het eiwit. De vorm van het eiwit verandert dan, en dat is weer
de start van een kettingreactie die uiteindelijk leidt tot een signaal
voor de hersenen.
Structuurveranderingen binnen een eiwit en andere stappen in een
biochemische reactie gebeuren razendsnel, in picoseconden (1012 s) tot
zelfs enkele tientallen femtoseconden (1015 s). Met de nieuwe
laseropstelling van Groot en Van Grondelle is het mogelijk zulke
snelle reacties die onder invloed van licht plaatsvinden, als het ware
te zien gebeuren.
Een laserpuls levert in minder dan 30 femtoseconden een
energiepakketje dat precies is afgepast om de reactie in het
lichtgevoelige eiwit uit te lokken. Daarna straalt een korte,
infrarode lichtpuls door het eiwit heen. Het eiwit absorbeert een deel
van die puls, afhankelijk van de samenstelling van het eiwit en de
omgeving waarin het zich bevindt. Een infrarood-detector meet de
absorptieveranderingen in het eiwit, en die veranderingen laten zien
of en hoe het van vorm is veranderd. Dankzij de stabiliteit van de
lasers en de grote gevoeligheid van de 32 speciale
infrarood-detectoren verwachten de onderzoekers dat het mogelijk zal
zijn met atomische resolutie reacties in eiwitten zichtbaar te kunnen
maken, over een tijdschaal van 100 femtoseconden tot 10 nanoseconden.
Op de VU onderzoeken biofysici onder andere het bacteriële
lichtreceptor-eiwit Photoactive Yellow Protein. Als dat eiwit voor de
bacterie gevaarlijk blauw licht absorbeert, zwemt de bacterie
uiteindelijk weg van dat licht. Ook eiwitten die ten behoeve van
fotosynthese licht omzetten in energie waarmee ze protonen over
membranen in de cel transporteren, zijn onderwerp van studie aan de
VU. Het is belangrijk om te begrijpen hoe die eiwitten werken, want
soortgelijke eiwitten zijn betrokken zijn bij reacties als ademhaling
en vetopslag bij mensen.