De resultaten van de biofysici zijn een doorbraak in de visualisatie van biologische membranen. Tot nu toe werd aangenomen 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 die bij het proces betrokken zijn, 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.
Raoul Frese, post-doc aan de UT en de VU, is co-auteur van het artikel, net als UT-onderzoekster Sveta Bahatyrova. Frese: `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. Tot nu toe lukte dat alleen in vaste stoffen.' Bahatyrova voegt daar aan toe: `Het is een fantastisch gezicht als je voor het eerst een plaatje maakt van een membraan waarin je zelfs de structuur van individuele en verschillende eiwitcomplexen kunt zien!'
De visualisatie van biologische componenten vergroot het begrip van levensprocessen aanzienlijk en levert aanknopingspunten voor het ontwikkelen van medicijnen en therapieën. Membraaneiwitten zijn daarbij van groot belang, omdat die betrokken zijn bij veel vitale 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.
Het onderzoek aan de UT is uitgevoerd bij de TNW-afdeling biofysische techniek onder leiding van Cees Otto, de VU-biofysici werkten onder supervisie van prof.dr. Rienk van Grondelle. Engelse moleculair biologen uit Sheffield hielpen bij het prepareren van van de membranen voor deze speciale meettechniek. Het geld voor het onderzoek kwam van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).
De spraakmakende afbeeldingen zijn gemaakt met behulp van een Atomic Force Microscope (foto). Die maakt moleculen zichtbaar door met een heel fijn naaldje te `voelen'. De kracht tussen het naaldje en het object wordt vertaald naar hoogteverschillen en vervolgens naar een afbeelding met nanometerprecisie.
