Eiwitten verschieten van kleur in fotonisch kristal
Onderzoekers van de Universiteit Twente en het instituut AMOLF zijn
erin geslaagd fluorescerende eiwitmoleculen van kleur te laten
veranderen zonder de moleculaire structuur te wijzigen. Zij doen dit
door de eiwitmoleculen in zogenaamde fotonische kristallen te
plaatsen: zo'n kristal verandert de kleur van het uitgezonden licht.
Dit biedt nieuwe kansen om de invloed van licht op biologische
systemen te onderzoeken. De gekleurde eiwitmoleculen haalden de cover
van het aprilnummer van het vaktijdschrift `Small'.
Eiwitmoleculen die zichtbaar licht uitzenden, fluorescente eiwitten,
zijn cruciaal in het bestuderen van de processen die zich in een cel
afspelen. Om de kleur van het licht te `tunen' is het mogelijk om de
moleculaire structuur aan te passen. Zou je dit echter kunnen doen
zonder in te grijpen in het eiwitmolecuul, dan ontstaat een krachtig
nieuw gereedschap voor het veranderen van de interactie tussen licht
en biomaterie.
Verboden gebied
De onderzoekers bereiken een kleurverandering met fotonische
kristallen: sterk geordende luchtholten in een frame van het mineraal
titaandioxide. De luchtbollen hebben afmetingen vergelijkbaar met de
golflengte van het licht. Door de strakke ordening treedt sterke
interferentie op: hierdoor ontstaat een `verboden gebied' waarin licht
binnenin het kristal geen kans krijgt om uitgezonden te worden. Een
lichtbron die in het kristal wordt geplaatst, zal zijn licht bij een
andere kleur, of in een andere richting moeten uitzenden.
Voor het eerst is nu een natuurlijke lichtbron in de vorm van een
eiwit in zo'n kristal geplaatst en is de structuur van het kristal
systematisch gevarieerd om kleurveranderingen waar te nemen. Rondom
het `verboden gebied', de zg. stop-banden worden sommige kleuren
versterkt en andere onderdrukt. De fotonische kristallen zijn daarmee
een waardevol nieuw gereedschap gebleken om biomaterie te bestuderen:
het is een voorbeeld van `biophotonic engineering'.
De bovenste twee afbeeldingen laten zien welke kleuren licht worden
gereflecteerd door de twee kristallen: binnenin het kristal is die
kleur licht niet mogelijk. De tweede rij beelden laten zien dat de
geel-oranje emissie van het eiwit kan verschuiven naar rood en helder
groen. Op de onderste rij zijn de spectra van het uitgezonden licht te
zien. De gele baan geeft het `verboden gebied', de stopband aan. De
pijl omhoog geeft aan in welk golflengte gebied het licht wordt
versterkt.
Het onderzoek is uitgevoerd door de groepen Biophysical Engineering
van prof. Vinod Subramaniam en Complex Photonic Systems van prof.
Willem Vos, beide groepen zijn onderdeel van het MESA+ Instituut voor
Nanotechnologie van de Universiteit Twente. Daarnaast is samengewerkt
met het FOM-instituut AMOLF.
Het artikel `Color Control of Natural Fluorescent Proteins by Photonic
Crystals', door Christian Blum, Allard Mosk, Ivan Nikolaev, Vinod
Subramaniam en Willem Vos staat op de cover van het aprilnummer van
`Small' een uitgave van Wiley.
Contactpersoon voor de pers: Wiebe van der Veen, tel (053)4894244
Top
Laatst gewijzigd op 29-04-2008 11:24:44 door Webmaster
Universiteit Twente