Aan Harvard verbonden onderzoekers isoleerden eiwitten die automatisch nanonaalden vormen bij lage pH. Bij hoge pH veranderen ze weer terug naar opgerolde nanolinten. Die naalden kunnen celmembranen doorprikken, wat mogelijk weer nuttige toepassingen heeft, schrijven zij in ACS Synthetic Biology.

De nanolinten bestaan uit specifieke eiwitpolymeren, ook wel R-lichamen genoemd, die van nature voorkomen op Caedibacter taeniospiralis, een bacterie die endosymbiotisch leeft in sommige pantoffeldiertjes. De bacterie gebruikt de R-lichamen om gastheren met een minder zuur intern milieu te vernietigen.

De groep van Pamela Silver heeft genen voor de R-lichamen geplaatst in E. coli en vervolgens de eiwitpolymeren geïsoleerd. De opgerolde R-lichamen transformeren automatisch in nanonaalden als de pH van de zure oplossing stijgt met een omslagpunt rond de zes. De uitgerolde naalden kunnen daarom celmembranen doorprikken, wat ook gebeurt in het pantoffeldiertje. Stijgt de pH waarde weer, dan veranderen de nanonaalden weer in nanolinten.

Een mechanisme hóe het in- en uitvouwen werkt geven de onderzoekers niet, maar bij het proces is geen moleculaire brandstof betrokken. Silver ziet wel dat de zoutconcentratie invloed heeft op de pH-waarde waarbij de naalden ontstaan. Bij bijvoorbeeld 2 M KCl ligt deze bij 5,4 en bij 0,063 M op 6,2. Via mutaties vinden de onderzoekers dat het aminozuur proline in ieder geval een belangrijke rol speelt. Van proline is ook bekend dat deze alfahelices destabiliseert. Bij meer proline in de eiwitstructuur neemt ook de pH waarde waarbij de naalden vormen toe.

Met zoutzuur en kaliloog wisselden ze de pH rond het omslagpunt zo’n 120 keer en merkten hierbij geen prestatievermindering. Dat de naalden celmembranen kunnen doorprikken, suggereert een toepassing voor het injecteren van medicijnen in cellen.

Bron: Wyss Institute