UTFaculteitenTNWNieuwsMeten aan de voetsporen van de zeepok

Meten aan de voetsporen van de zeepok Minieme hoeveelheid eiwit al genoeg voor gevoelige meettechniek UT

Larven van de zeepok die eiwitsporen achterlaten op een scheepsromp om te kijken of ze daar goed hechten: als we willen weten welke eiwitten het zijn en wat hun interactie is met het oppervlak, schieten bestaande meetmethoden tekort – omdat ze alleen werken met grote hoeveelheden eiwitten, in oplossing. Voor een speciaal aangepaste Atomic Force Microscope zijn minieme sporen van het eiwit al genoeg. Onderzoekers van de Universiteit Twente (MESA+) en A*STAR uit Singapore hebben deze meetmethode ontwikkeld en publiceren erover in Nature Nanotechnology.

Infecties, hechting van bacteriën, dichtslibben van membranen, maar ook snelle heling van wonden: eiwitten spelen aan oppervlakken een belangrijke rol. Ze functioneren daar ook op een andere manier dan in oplossing in een vloeistof. Zo brengt de larve van een zeepok (amphibalanus amphitrite) een zeer kleine hoeveelheid eiwit aan op een oppervlak om te testen of het oppervlak aantrekkelijk is. Weten we meer over de aard van dit eiwit, dan zijn er nieuwe manieren te ontwikkelen die het oppervlak juist ónaantrekkelijk maken – in de scheepvaart zijn zeepokken op de scheepsromp ongewenst omdat ze de weerstand vergroten, met alle gevolgen vandien voor het brandstofverbruik. Maar hoe kom je meer te weten over zo’n kleine hoeveelheid eiwit op een oppervlak? De onderzoekers passen een Atomic Force Microscope toe, die een oppervlak kan scannen op atomair niveau, met een naaldje. Zij rusten deze microscoop uit met een kleefbolletje waaraan eiwitmoleculen hechten.

De tip van een AFM microscoop wordt uitgerust met een bolletje waaraan eiwitmoleculen hechten

Krachtmetingen

Een paar honderd eiwitmoleculen zijn dan al genoeg om een belangrijke waarde te meten, het zogenaamde iso-elektrisch punt (de pI). Dat is die waarde van de zuurgraad (pH) waarbij het eiwit netto geen elektrische lading heeft. De pI zegt veel over de omgeving waarin het eiwit zich het best ‘op zijn gemak’ zal voelen en waar het dus bij voorkeur naartoe beweegt. Om de pI te bepalen, worden met de aangepaste AFM, die de eiwitmoleculen heeft opgepakt, krachtmetingen gedaan bij verschillende zuurgraden. Slaat het naaldje niet uit, dan is de lading van de eiwitten nul. Om dit punt te kunnen vaststellen hebben de onderzoekers een referentiemateriaal gemaakt met verschillende laagjes, waarmee het effect van verschillende zuurgraden op het eiwit is te meten.

Andere verf

De tests zijn uitgevoerd voor verschillende bekende eiwitten zoals de stollingsfactor fibrinogeen, het eiwit myoglybine dat in de spieren voorkomt en runderalbumine. In het geval van de zeepok: uit de minieme voetafdruk zijn genoeg eiwitmoleculen op te pakken om de pI-waarde te kunnen vaststellen. Met kennis over de ‘ideale vestigingslocatie’ is vervolgens bijvoorbeeld de samenstelling van de verf aan te passen, zodat het scheepsoppervlak minder aantrekkelijk wordt.


De spriet waarmee de zeepok-larve een eiwitspoor achterlaat (links). Eiwitmoleculen op het bolletje, waarmee krachtmetingen worden gedaan (rechts).

Samenwerking Singapore

Het onderzoek is uitgevoerd door de groep Materials Science and Technology of Polymers van prof Julius Vancso, in nauwe samenwerking met collega’s van A*STAR in Singapore, waar prof. Vancso Visiting Professor is. Zijn groep in Twente maakt deel uit van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie.

Het paper ‘Measuring protein isoelectric points by AFM-based force spectroscopy using trace amounts of sample’ door Shifeng Guo, Xiaojing Zhu, Dominik Janczewski, Serina Siew Chen Lee, Tao He, Serena Lay Ming Teo en Julius Vancso, is recent online verschenen in Nature Nanotechnology.

ir. W.R. van der Veen (Wiebe)
Persvoorlichter (aanwezig ma-vr)
+31 53 489 4244 | +31 6 12185692
 w.r.vanderveen@utwente.nl
Gebouw: Spiegel Tuin