Het patroon waarin lipiden en eiwitten zichzelf assembleren tot celmembranen hangt verrassend sterk af van de pH van de omgeving. Daar moet je nuttig gebruik van kunnen maken, suggereren onderzoekers van Northwestern University (VS) in PNAS.

Door zo’n verandering in het kristallisatiepatroon worden de componenten meer of minder dicht op elkaar gepakt. Dat beïnvloedt onder meer het gemak waarmee watermoleculen en kleine ionen er tussendoor kunnen diffunderen.

Michael Bedzyk en collega’s kunnen zich indenken dat je dit effect verwerkt in geneesmiddelverpakkingen die bij een vooraf ingestelde pH gaan ‘lekken’. Wat bijvoorbeeld interessant kan zijn als je weet dat de pH in een tumor vaak beduidend lager is dan in gezond weefsel.

Dat zo'n membraan pH-gevoelig is, zit hem in het feit dat het mede van de pH afhangt in hoeverre de componenten worden geïoniseerd. Daardoor verandert ook de inwendige ladingsverdeling, en verschuift de balans tussen de interacties die de verschillende onderdelen van de moleculen onderling vertonen. Het effect blijkt te zijn dat die moleculen zich op een andere manier gaan ‘opstapelen’ tot een membraan.

De onderzoekers hebben het uitgeprobeerd met modelsystemen die een mix van tamelijk eenvoudige kationische en anionische lipides bevatten. Met röntgenopnamen volgden ze de tweedimensionale ‘kristalstructuur’ die ze uit zichzelf vormden. In één geval bleek die structuur vier keer te verspringen wanneer de pH steeg van 3 tot 10,5 (zie het plaatje). Opvallend genoeg was de structuur bij de laagste pH identiek aan die bij de hoogste.

De lengte van de hydrofobe ‘staart’van de moleculen blijkt ook een rol te spelen: hoe langer die wordt, hoe lager de pH-gevoeligheid.

De onderzoekers hebben nog niet kunnen vaststellen of bacteriën in de vrije natuur er óók gebruik van maken. Onder normale omstandigheden wellicht niet, anders had de wetenschap het wel eerder gemerkt. Maar het artikel besluit met de opmerking dat het er dik in zit dat sommige extremofiele soorten er wél van profiteren om extreme pH-waarden te overleven.

bron: Northwestern University

Onderwerpen