Multivalente liganden kunnen zich lopend, hinkelend of vliegend voortbewegen over een gefunctionaliseerd oppervlak. Dat concluderen onderzoekers van het Twentse nano-instituut MESA+ uit waarnemingen met fluorescentiemicroscopie.

Met het onderzoek hopen András Perl, Jurriaan Huskens en collega’s meer inzicht te krijgen in de manier waarop bepaalde biologische processen werken, zoals de ‘herkenning’ van biomoleculen op een celmembraan. Zulke biomoleculen zijn meestal multivalent: ze kunnen zich hechten aan meer dan één bindingsplaats tegelijk.

Op de website van Nature Chemistry beschrijven de onderzoekers nu een tamelijk simpel modelsysteem waarmee je zulk gedrag kunt bestuderen. Hun ‘celmembraan’ is een glasplaatje met een coating van cyclodextrinemoleculen. Het biomolecuul bestaat uit een fluorescent ‘lichaam’ (lissamine rhodamine B) met twee of drie ‘benen’ van tetraethyleenglycol. Aan de uiteinden zitten ‘voetjes’ in de vorm van adamantinegroepen, die zich aan cyclodextrine kunnen binden.

Het geheel bevindt zich in een beetje water waarin ook een hoeveelheid vrij rondzwemmende cyclodextrinemoleculen zit.

Met fluorescentiemicroscopie is te volgen, hoe de modelmoleculen zich uitspreiden over het gecoate glasplaatje. Daarbij kunnen de onderzoekers zich 3 voortbewegingsmechanismes voorstellen:

- ‘lopen’, waarbij voortdurend minimaal één been aan de cyclodextrinecoating gehecht blijft terwijl de andere zich verplaatsen;

- ‘hinkelen’, waarbij één pootje springt van het ene naar het andere coatingmolecuul terwijl de overige pootjes vrij rondzweven, al dan niet gebonden aan een vrij cyclodextrinemolecuul;

- ‘vliegen’ waarbij aan álle pootjes een vrij cyclodextrinemolecuul zit zodat ze niet meer de kans hebben zich aan de coating te hechten.

Welk mechanisme de overhand krijgt, en dus hoe snel de moleculen zich over het glasplaatje verspreiden, blijkt onder meer af te hangen van de concentratie vrij cyclodextrine. Helemaal doorgronden kunnen de onderzoekers het overigens nog niet.

bron: Universiteit Twente