Vrije Universiteit Amsterdam

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.