Informatie voor de pers. Vrije Universiteit Amsterdam.
21/12/2004
---
Eerder vermoeden bevestigd: oud model biologische membranen achterhaald
Visualisatie membraaneiwitten scoort opnieuw
Biofysici van de Faculteit der Exacte wetenschappen zijn er voor
het eerst in geslaagd de driedimensionale organisatie in beeld te
brengen van eiwitten in het fotosynthetisch membraan van paarse
zwavelbacteriën (Rhodobacter sphaeroides). Deze eerste
structuurvisualisatie van het biologisch membraan bevestigt het
vermoeden dat het gevestigde model, waarbij eiwitten vrij in het
membraan "rondzwemmen", niet voor alle membranen van toepassing is.
Het 3D-beeld leverde de biofysici een publicatie op in het tijdschrift
Proceedings of theNational Academy of Sciences USA, PNAS (52).
Eerder dit jaar haalden de biofysici Nature (26 augustus) met hun
tweedimensionale beelden van eiwitten op het fotosynthetisch membraan
van de bacterie. Die plaatjes waren verkregen met een atomaire
krachtmicroscoop. Nieuwe experimenten met een speciaal hiervoor
ontwikkelde visualisatietechniek, gepolariseerde lichtspectroscopie
(laserlicht), gecombineerd met de 2D-beelden, leverde de
driedimensionale schikking op van fotosynthese-eiwitten op het
membraan.
Laserlicht maakt visualisatie van fotosynthese-eiwitten mogelijk,
omdat chlorofylmoleculen die aan de eiwitten gebonden zijn, invallend
licht absorberen. Door verschillen in lichtabsorptie door deze
moleculen te bepalen, is de ruimtelijke ordening van de eiwitten te
achterhalen. Door miljoenen membranen precies hetzelfde te oriënteren
en met laserlicht te beschijnen, konden de biofysici een groot aantal
metingen tegelijkertijd uitvoeren en de algemene structuur ontrafelen
van dit bacterieel membraan.
Het meer dan dertig jaar oude model van biologische membranen (fluid
mosaic model) stelt membranen voor als een dynamisch en wanordelijk
geheel van verschillende eiwitten; dat is nu zeker niet meer algemeen
geldig. Het blijkt niet van toepassing op fotosynthesemembranen van de
paarse zwavelbacterie.
Raoul Frese, eerste auteur van het artikel in PNAS: "Een 3D-structuur
van membraaneiwitten werd niet voor mogelijk gehouden. Dat we die nu
toch hebben kunnen vaststellen, is een geweldige stap voorwaarts voor
het begrip van patroonvorming in de natuur. Het beeld werpt wel een
probleem op voor de beschrijving van het fotosynthetische proces,
omdat is gebleken dat bepaalde moleculen en eiwitten niet vrijelijk
kunnen bewegen."
De paarse zwavelbacterie is een belangrijk organisme voor onderzoek
naar fotosynthese en andere microbiële processen. R. sphaeroides is
waarschijnlijk het oudste organisme dat licht kan omzetten in
voedingsstoffen. Zijn volledige fotosynthetische machinerie is tot
atomaire schaal onderzocht. Niet eerder was de organisatiestructuur
van een intact membraan live én driedimensionaal opgehelderd.
Vrije Universiteit Amsterdam