Traditionele afbeelding van celmembranen, waarop alle lipiden identiek lijken, zijn een grove versimpeling van de werkelijkheid..

In Groningen is het gedrag van 63 verschillende lipiden in een celmembraan gesimuleerd op de computer. Het geeft een ongekend goed idee van de structuur van échte celmembranen, zo valt te lezen op de website van JACS.

‘Sinds het artikel online staat hebben we al heel veel enthousiaste reacties van collega’s gehad.’, vertelt Siewert-Jan Marrink, hoogleraar moleculaire dynamica aan de RUG. Volgens hem gaat het ‘een explosie van nieuw onderzoek opleveren’. Vooral omdat de simulatie het vermoeden lijkt te bevestigen dat al die verschillende lipiden een eigen rol hebben binnen zo’n membraan. Bij eerdere simulaties, die hooguit vijf verschillende lipiden meenamen, kon je dat niet of nauwelijks zien.

Die lipiden zijn langgerekte moleculen met een hydrofiele kop en een hydrofobe staart. Op plaatjes lijkt het of ze allemaal hetzelfde zijn, maar in werkelijkheid zijn er honderden verschillende varianten. Een celmembraan bestaat uit twee lagen van een mix van die lipiden, met de staarten tegen elkaar aan en de koppen naar buiten. Zo'n ‘bilaag’ assembleert zichzelf, en herschikt zichzelf daarna voortdurend.

Marrink en zijn groep werken al tien jaar computermodel genaamd Martini, dat het gedrag van die lipiden binnen de dynamische zelforganisatie van zo’n membraan kan beschrijven. Vooral de beschikbare rekenkracht bepaalt daarbij hoe gedetailleerd zo’n simulatie wordt.

Het nieuwste record is dus een systeem met ruim 20.000 lipide-moleculen in 63 varianten, samengesteld uit 14 koppen en 11 staarten. Al moet je daartoe de simulatie wel wat versimpelen, door telkens vier of vijf atomen in zo'n lipide samen te nemen als één blok.

Het laat onder meer zien dat bepaalde varianten tot elkaar aangetrokken worden, en samen een soort eilandjes vormen binnen het membraan. Die blijven maar een paar microseconden bestaan, wat meteen verklaart waarom je ze experimenteel niet in beeld kunt krijgen. Wellicht werpt het nieuw licht op de manier waarop griepvirussen door zo'n membraan weten te dringen: de ganglioside-lipiden, die daar een grote rol bij spelen, vormen namelijk óók van die eilandjes.

Een andere conclusie is dat de buitenste membraanhelft iets meer cholesterol bevat dan de binnenste; 54 procent van alle cholesterol zit buitenop.

Volgens Marrink wordt de volgende stap om ook membraaneiwitten in de simulatie op te nemen. Ook wil hij kijken wat er gebeurt als je de samenstelling van het beschikbare lipidenmengsel wijzigt.

bron: RUG