Manteleiwitten van virussen moeten op zijn minst asymmetrisch en deformeerbaar zijn, en elkaar onderling aantrekken. Dat kun je pas goed zien wanneer je die eiwitten vervangt door kunststof imitaties die een factor honderd groter zijn, melden Utrechtse en Amsterdamse onderzoekers in Nature.

UU-hoogleraar Willem Kegel en promovendus Chris Evers gebruikten er copolymeren voor van styreen en acrylzuur, die ze bereidden in water als oplosmiddel. Door tijdens de groei van de ketens te spelen met de grondstoffenverhouding, bereikten ze dat het ene eind vooral bestond uit polystyreen en het andere vooral (maar net niet helemaal) uit polyacrylzuur.

Die laatste stof is hydrofiel en trekt dus water aan, terwijl de polystyreengedeeltes juist water afstoten en daardoor zichzelf tegen elkaar aan trekken. Het gevolg is dat zulke ketens zich assembleren tot polystyreenrijke bolletjes waar de polyacrylzuur-uiteinden als borsteltjes uit steken.

Die borsteltjes zijn tamelijk beweeglijk, en hier en daar zitten er nog steeds stukjes polystyreen in die elkaar aantrekken. Als twee bolletjes elkaar tegenkomen zie je dat die polystyreengedeeltes zich verplaatsen naar het raakvlak terwijl het polyacrylzuur juist zo veel mogelijk de waterige omgeving opzoekt. Kegel noemt dit verschijnsel ‘colloidal bond hybridization’, en vergelijkt het met het gedrag van de elektronenwolken rond twee waterstofatomen die samen een H2-molecuul vormen.

Heb je voldoende van deze bolletjes, dan blijken ze zich te assembleren tot platte 2D-velletjes die door de ‘colloidal bond hybridization’ worden gestabiliseerd. Met andere woorden: ze stoten elkaar af.

Stap drie van het experiment was om er asymmetrie in te brengen. Die bereik je door de bolletjes aan één kant te behandelen met extra styreen, waardoor je er een tweede bol op kweekt die uit puur polystyreen bestaat en veel harder is dan de rest. Het resultaat lijkt qua vorm een beetje op een sneeuwpop.

Min of meer tot verrassing van de onderzoekers blijken deze sneeuwpoppen geen velletjes op te leveren maar holle, bolvormige structuren, die zo groot zijn dat je ze onder een optische microscoop kunt zien. Onder een elektronenmicroscoop zie je meer details, en dan blijkt dat de ‘koppen’ en ‘lijven’ van de poppen samen het oppervlak vormen waarbij de koppen hooguit een beetje naar buiten of naar binnen steken.

Achteraf hebben UvA-onderzoekers Jurriaan Luiken en Peter Bolhuis zogehten Monte Carlo-computersimulaties uitgevoerd, die aantonen dat dit assemblagepatroon een stuk logischer is dan het op het eerste gezicht lijkt. Ook in theorie krijg je geen platte vellen meer, maar gekromde structuren die zich uiteindelijk sluiten tot holle bollen.

Of de eiwitten in de mantels van echte virussen het ook zo doen staat nog niet vast, maar het lijkt heel goed mogelijk.

bron: UU, UvA