Met enkelstrengs DNA als sjabloon kun je een soort supramoleculair blokcopolymeer bouwen met de bouwstenen op een voorgeprogrammeerde locatie. Ongeveer net zoals een celmembraan zichzelf opbouwt met de eiwitkanalen op de juiste plek, schrijven Eindhovense onderzoekers in PNAS.

Dat DNA speelt volgens prof. Bert Meijer, postdoc Lorenzo Albertazzi en collega’s hierbij een ‘multivalente’ rol. De bindingen met de bouwstenen zijn niet covalent en dus individueel redelijk gemakkelijk terug te draaien, maar het zijn er heel veel tegelijk en dus is de resulterende supramoleculaire constructie toch behoorlijk stevig.

Een Duitse collega heeft die multivalentie ooit vergeleken met de werking van klittenband.

De in Eindhoven gebruikte bouwstenen in kwestie zijn gebaseerd op 1,3,5-benzeentricarboxamide (BTA), een bij uitstek hydrofobe verbinding. De drie ‘armpjes’ worden verlengd met sliertjes polyethyleenglycol (PEG) die het geheel enigszins oplosbaar in water maken. Wat je vervolgens ziet gebeuren is dat de hydrofobe kernen aan elkaar gaan klitten en stapels vormen waarvan de hoogte kan uitgroeien tot enkele micrometers. Dit proces is normaal gesproken zeer dynamisch: de stapels vallen voortdurend uit elkaar en worden in een andere volgorde weer opgebouwd

Vervolgens maak je twee BTA-varianten op waarbij je de normaal gesproken neutrale uiteinden van het PEG vervangt door positief geladen groepen. Eén van de drie is telkens een fluorescente kleurstof. Je gebruikt daarbij gelijke hoeveelheden twee verschillende kleurstoffen die een zogeheten FRET-reactie geven (‘Förster resonance energy transfer’) wanneer ze vlak naast elkaar zitten. Zitten ze niet vlak naast elkaar, dan blijven ze onzichtbaar.

Meng je een beetje van dit gelabelde BTA door het normale BTA, dan zullen de moleculen met kleurstof op willekeurige plekken in de stapels worden ingebouwd. De kans dat er twee vlak naast elkaar komen te zitten en een FRET-signaal geven, is dan heel klein.

Doe je er echter een stukje enkelstrengs DNA bij dat van nature vol zit met negatief geladen groepen en dus multivalent is, dan zal dat de positief geladen groepen van het gelabelde BTA gaan aantrekken. Je krijgt dus stapels gelabeld BTA, bij elkaar gehouden door het klittenband (pardon, DNA) dat er tegenaan zit, waar wél een sterk FRET-signaal van af komt.

Dat signaal is ook meteen het enige bewijs dat er inderdaad gebeurt wat we zojuist hebben beschreven. Een andere manier om het zichtbaar te maken, bestaat namelijk nog niet.

Of celmembranen inderdaad op een gelijksoortige manier worden samengesteld is afwachten, maar het zou best kunnen. Wel is dan de grote vraag wat er bij zo’n cel dan de sjabloon is.

bron: TU/e, PNAS