Leiden / Amsterdam (NL) – Natuurkundigen hebben voor het eerst laten zien wat er gebeurt met een membraan dat uiteenvalt.


Elke biologische cel heeft een omhulsel dat de boel bijeenhoudt: het membraan. Maar als de bouwstoffen opraken, valt het uiteen. Voor het eerst hebben natuurkundigen van de stichting FOM, de Universiteit Leiden en de Universiteit van Amsterdam laten zien wat er dan met de onderdelen van het membraan gebeurt.
Als slungelige schoolkinderen met watervrees staan ze bij elkaar te schuilen, de bouwstenen van een membraan. Deze zogenaamde fosfolipiden hebben een wateraantrekkende kop en een of meer lange waterafstotende staarten. Met hun hydrofobe staarten grijpen ze in elkaar en vormen zo twee rijen die het water buitensluiten. Tussen de waterige cel en de natte buitenwereld loopt een grens.
Toch is de ordening van fosfolipiden niet altijd zo mooi. Als er minder van deze moleculaire bouwstenen zijn dan gaan ze zich anders rangschikken. Aanvankelijk gaan ze alleen een beetje scheef staan maar uiteindelijk wringt het water zich tussen de gelederen en valt het membraan uiteen in eilandjes. De cel raakt lek.
Normaal gesproken blijven de fosfolipiden bij elkaar, daarom maakten de onderzoekers een systeem waarmee ze de deeltjes uit elkaar trokken. Zo vonden ze dat bij een verder afnemende concentratie de eilandjes krimpen tot ze uiteindelijk helemaal verdwijnen. De fosfolipidestaarten zijn dan omgeven met water.
Deze alleenstaande fosfolipidestaarten rollen zich op om maar met zo min mogelijk water in contact te staan. Dat hebben Sylvie Roke en Mischa Bonn uit Leiden en Juleon Schins en Michiel Müller uit Amsterdam gezien, voor het eerst. Ze bepaalden ook wanneer dit precies gebeurt en de overgang van eilandjes naar opgerolde moleculen blijkt heel scherp te zijn.
De onderzoekers ontdekten dit door handig gebruik te maken van twee technieken. Fluorescentiemicroscopie is een gangbare methode om biologische moleculen te bekijken, je kunt er de onderlinge ordening van de moleculen goed mee zien. De natuurkundigen combineerden deze techniek met een andere: de vibrationele som-frequentiespectroscopie. De wetenschappers registreerden hiermee de trillingen binnenin de moleculen en kregen zo informatie over de vorm van de fosfolipidestaarten. De twee technieken samen toonden wanneer de eilandjes verdwijnen en dat de membraanbouwstenen zich oprollen.

Frouke Pieters