Informatie voor de pers. Vrije Universiteit Amsterdam.
19/08/2004
---
2004-08-19
Nature-publicatie: fotosynthese-eiwitten anders gerangschikt dan gedacht
Membraaneiwitten "live" zichtbaar gemaakt
Embargo tot woensdag 2004-08-25, 19.00 uur
Biofysici van de Universiteit Twente en de Vrije Universiteit
Amsterdam hebben een fotosynthetisch membraan van een bacterie direct
in beeld weten te brengen met een Atomic Force Microscope. Het zag er
anders uit dan verwacht. De verrassende resultaten staan donderdag 26
augustus in het wetenschappelijke tijdschrift Nature, in het artikel
The native architecture of a photosynthetic membrane. De resultaten
zijn een doorbraak in de visualisatie van biologische membranen in het
algemeen, en in fotosynthetisch onderzoek in het bijzonder.
Tot nu toe dacht men dat een membraan waarin eiwitten lichtenergie
omzetten in bruikbare energie (fotosynthese) bestond uit een zee van
vetzuren waarin gespecialiseerde complexen van eiwitten losjes
ronddreven. De vijf verschillende eiwitcomplexen betrokken bij het
proces zouden wel in elkaars buurt zitten, want ze moeten immers
energie of elektronen en protonen aan elkaar doorgeven. Maar het
blijkt anders in elkaar te zitten. Het membraan bestaat uit een dichte
en regelmatige pakking van fotosynthese-eiwitten met daartussen als
opvulling wat vetzuren. Ook de rangschikking van de
fotosynthese-eiwitten is anders: elk eiwittype heeft een apart domein.
Deze resultaten plaatsen een groot vraagteken bij het al meer dan
dertig jaar oude model van biologische membranen als een dynamisch en
wanordelijk geheel van verschillende eiwitten, het zogeheten fluid
mosaic model.
Dr. Raoul Frese, post-doc van de Universiteit Twente en de Vrije
Universiteit Amsterdam en co-auteur van het artikel: "Het unieke van
dit onderzoek is dat we voor het eerst details ter grootte van een
miljardste meter, de dimensie van een molecuul, hebben gemeten in
zacht, biologisch materiaal. Voorheen lukte dat alleen in vaste
stoffen."
"Het is een fantastisch gezicht", voegt co-auteur drs. Sveta
Bahatyrova van de Universiteit Twente toe, "als je voor het eerst een
plaatje maakt van een membraan waarin je zelfs de structuur van
individuele en verschillende eiwitcomplexen kunt waarnemen!"
De visualisatie van biologische componenten heeft een enorme invloed
op ons begrip van levensprocessen. Het is niet alleen een bron van
fundamentele kennis, maar levert juist op farmaceutisch en medisch
gebied aanknopingspunten voor het ontwikkelen van medicijnen en
therapieën. Membraaneiwitten zijn hiervoor erg belangrijk, want zij
zijn betrokken bij veel belangrijke levensprocessen. De afgelopen
jaren zijn meer en meer structuren van membraaneiwitten opgehelderd
met 3-D-kristallisatie en röntgendiffractie. Van zogenaamde paarse
zwavelbacteriën, waarschijnlijk het eerste fotosynthetische organisme
op aarde, zijn alle onderdelen van de fotosynthetische machinerie tot
op atomaire schaal opgehelderd. Tot nu toe was echter niet bekend hoe
de verschillende eiwitcomplexen in het fotosynthetische membraan zijn
georganiseerd.
De onderzoeksresultaten komen voort uit samenwerking tussen de
afdeling Biofysische technieken (Technische Natuurkunde, Universiteit
Twente) onder leiding van dr. Cees Otto en de afdeling Biofysica
( Faculteit der Exacte Wetenschappen, Vrije Universiteit Amsterdam)
onder leiding van prof. dr. Rienk van Grondelle. Engelse moleculair
biologen onder leiding van prof. Neil Hunter (Universiteit van
Sheffield, Verenigd Koninkrijk) prepareerde de membranen speciaal voor
deze meettechniek. Het onderzoek werd gefinancierd door de Nederlandse
Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek.
Vrije Universiteit Amsterdam