Menselijke cytoskeletten trekken zichzelf veel gemakkelijker kapot dan gedacht. Alleen een uitgekiende concentratieverhouding van de verschillende componenten laat ze heel blijven, ontdekten Amsterdamse onderzoekers toen ze zo’n cytoskelet voor het eerst in vitro namaakten.

Dat cytoskelet wordt omschreven als een ‘actieve gel’ die de cellen vult. Er zitten motoreiwitten in die de gel kunnen samentrekken, en als het goed is blijft hij daarbij uit één stuk bestaan. Tot nu toe was echter niet in detail bekend hoe dat proces verloopt, en wat precies de rol is van de crosslinks tussen de eiwitvezels die de ‘vulling’van de gel vormen.

In Nature Physics beschrijven Gijsje Koenderink (FOM-instituut AMOLF), Fred MacKintosh (VU) en collega’s nu het gedrag van een sterk vereenvoudigde gel die uit slechts drie componenten betsaat: myosine als motoreiwit, actine als vezel en fascine als crosslink.

Er komt uit dat de concentratie van die crosslinks verrassend hoog moet zijn om de gel heel te houden.

Bestaande fysische modellen voorspelden dat er een kritische concentratie is: beneden die concentratie trekt de gel zich helemaal niet samen, daarboven trekt ze zich correct samen, en zit je óp het kritische punt dan worden de crosslinks net zo snel verbroken als dat ze zich vormen, zodat de gel zichzelf kapotscheurt.

Maar in de praktijk blijkt dat kritische punt eerder een kritisch traject te zijn. Zeler als de motoreiwitten erg actief zijn, gaat de gel over een breed concentratiegebied kapot.

Computersimulaties, gemaakt aan de VU, maken duidelijk hoe dat komt. De motoreiwitten trekken de crosslinks actief uit elkaar, waarna die niet mer de gelegenheid krijgen om zich opnieuw te vormen. Na verloop van tijd valt de gel hierdoor uiteen in kleine eilandjes.

Alleen als de door de motoreiwitten uitgeoefende kracht relatief zwak is en de hoeveelheid crosslinks zeer groot, trekt het complete netwerk zich netjes samen zonder te scheuren.

Gewapend met deze kennis hoopt Koenderink uiteindelijk synthetische gels te kunnen samenstellen die zelfstandig van vorm kunnen veranderen, bijvoorbeeld om beschadigd weefsel te herstellen.

bron: FOM