Groningers meten drukte in cel

Pers / media: Activiteiten met een maatschappelijk belangPopular

Description

bionieuws (editie 3, feb 2015)

Groningers meten drukte in cel

Door Jeroen Scharroo
© bionieuws


Groningse wetenschappers hebben een sensor ontwikkeld die laat zien hoe druk het is op verschillende plekken in levende cellen. Ze rapporteren daarover in Nature Methods (2 februari online). De sensor is bruikbaar voor allerlei typen organismen; hij is al succesvol getest in bacteriële en menselijke cellen.

In cellen is het altijd druk, vertelt laatste auteur en hoogleraar biochemie Bert Poolman: behalve organellen zijn er talloze grote en kleine moleculen aanwezig. Vooral grote moleculen hebben invloed op processen in de cel, zoals de snelheid waarmee deeltjes diffunderen en de vouwing van moleculen. In echte, drukke cellen verloopt een proces als de transcriptie van dna veel sneller dan in laboratoriumexperimenten, waarbij de condities sterker verdund zijn. 

Er bestaan methodes om direct te meten hoeveel moleculen er in cellen aanwezig zijn, maar die geven volgens Poolman geen volledig beeld van de werkelijkheid. ‘Er zijn steeds meer aanwijzingen dat een cel geen homogene soep is, maar dat er lokale verschillen zijn in molecuulconcentraties.’ Bovendien kunnen concentraties in tijd snel veranderen, vertelt hij, bijvoorbeeld tijdens en na een celdeling. ‘Met onze sensor kunnen we precies meten hoe druk het is op verschillende plaatsen in de cel en hoe de drukte in de tijd verandert.’

Laser
De sensor die Poolman en collega’s ontwikkelden is een eiwit dat bestaat uit twee fluorescente groepen die met een buigbare veer zijn verbonden (zie afbeelding). Grote moleculen in de cel drukken op beide groepen en bepalen zo de afstand ertussen, legt Poolman uit. Als onderzoekers de ene groep met een laser beschijnen, zendt die blauw licht uit. Dit slaat de andere eiwitgroep aan, die vervolgens geel licht uitzendt. Poolman: ‘Hoeveel licht hangt af van hoeveel moleculen er in de cel aanwezig zijn. Als het druk is wordt de afstand tussen de fluorescente groepen kleiner. Dan wordt er meer resonantie-energie overgedragen en meten we dus meer geel licht.’

De onderzoekers beproefden hun sensor in vitro in aanwezigheid van verschillende moleculen die de drukte in de cel nabootsen; steeds bleken hun lichtmetingen een betrouwbare inschatting van de omgevingsdrukte te geven. Ook slaagden ze erin de genetische informatie die codeert voor het sensoreiwit in te brengen en tot expressie te laten komen in de bacterie E. coli, waarin hij goed bleek te functioneren. Op suggestie van de reviewers deden ze dit ook bij een menselijke cellijn, eveneens met succes, vertelt Poolman. ‘En we zijn bezig met C. elegans en gistcellen.’ 

De crowdedness is slechts één van de variabelen in levende cellen, vertelt Poolman, ook zaken als pH en ionconcentraties fluctueren binnen de cel in tijd en plaats. ‘Al die fysisch-chemische eigenschappen hebben een grote invloed op processen binnen de cel. Maar ze zijn niet allemaal makkelijk te meten, daarom worden ze vaak vergeten tijdens onderzoek. Ons doel is een compleet beeld te krijgen van al die algemene eigenschappen, om zo het functioneren van enzymen en andere moleculen in de cel beter te begrijpen en zo nodig activiteiten bij te sturen.’

Periode14-feb-2015

Media-aandacht

1

Media-aandacht