Het krachtje dat niet gemeten wilde worden

Jaarlijks publiceren Nederlandse wetenschappers 172 duizend onderzoeken. In deze rubriek een greep uit die onderzoeken die bijna onopgemerkt waren gebleven.

Beeld anp

Op 28 december 1881 stierf Anna Magdalena van der Waals, de vrouw van de Amsterdamse hoogleraar Johannes Diederik van der Waals. Op de Van Eeghenstraat trok de fysisch chemicus, toen 43 jaar oud, in diepe rouw zijn gordijnen dicht en publiceerde zeker tien jaar lang niks meer. Dat hij in 1910 niettemin de Nobelprijs voor de natuurkunde kreeg, dankte hij aan zijn Leidse proefschrift uit 1873. Daarin beschreef hij een toen onbekende kracht tussen moleculen, de later naar hem vernoemde Van der Waals-kracht. Die aantrekking ontstaat doordat moleculen elkaars elektrisch geladen elektronen een beetje uit het lood duwen.

Dat soort niet-helemaal-fundamentele-maar-wel-belangrijke krachten, zegt Daniela Kraft van de Universiteit van Leiden, heb je wel meer in haar vak, de fysische chemie. 'Effectieve krachten die een rol spelen in het onderlinge gedrag van echte moleculen en materialen.' Gekko's, bijvoorbeeld, lopen ermee tegen glazen ruiten omhoog.

Over zo'n effectieve kracht gaat het artikel dat ze met haar groep gisteren publiceerde in de Nature-spin-off Scientific Reports.

Piepschuim

Dat zit zo. Kraft en haar promovendus Casper van der Wel kijken al jaren hoe eiwitten zich bewegen over celmembranen, bepaald geen onbelangrijke kwestie in de machinerie van het leven. Alleen zijn eiwitten daarvoor te klein. In plaats van the real stuff hebben ze een modelsysteem ontwikkeld dat bestaat uit bolletjes polystyreen, beter bekend als piepschuim, en vetbelletjes. De bolletjes van een miljoenste millimeter staan voor de eiwitten, de lipidebelletjes van 30 micrometer voor de celwanden. En onder de microscoop, bij het juiste fluorescente licht, gebeurt er een mirakel: de bolletjes wandelen zichtbaar naar elkaar toe over zo'n vetbelletje. Alsof ze elkaar aantrekken.

En dat doen ze dan ook, zij het op een bijzondere manier. Elk bolletje zakt als een dobber in het vetmembraan weg. Dat het blijft drijven komt doordat nog verdere vervorming van het belletje nog meer energie kost, en precies die energie is de sleutel tot wat er gebeurt als er meerdere dobbers zijn. Al in de jaren tachtig van de vorige eeuw beredeneerden theoretici dat het energetisch gunstiger zou zijn als twee ronddobberende eiwitten dicht bij elkaar zouden kruipen.

Kraft: 'Die redenering is begrijpelijk, maar de sommen bleken vol duivelse details te zitten. Eigenlijk wisten we niet eens of het effect tot aantrekking zou leiden, of misschien zelfs tot een afstoting. Maar het rechtstreeks meten leek ook geen optie.'

Wie: Daniela Kraft, Universiteit Leiden
Wat: Fysisch chemicus
Het onderzoek: Lipid membrane-mediated attractions between curvature inducing objects
Vrij vertaald: Waarom eiwitten graag bij elkaar kruipen

Maar dan Leiden. Daar hebben ze net zo lang gepield aan het modelsysteem, met allerlei lipiden, allerlei contactmiddelen, allerlei formaten bolletjes en belletjes, en vooral ook: zo schoon mogelijk, totdat het werkte. Wat de onderzoekers zagen, was vervolgens zonneklaar: eiwitten die op een lipide celmembraan zitten, trekken elkaar aan. Een beetje althans. De energie van de aantrekking is ongeveer driemaal zo groot als de energie in de natuurlijke chaotische rondedans van de moleculen. 'De kans dat ze bij elkaar kruipen is dus groter dan dat ze elkaar verliezen', zegt Kraft.

Dat is precies het subtiele soort aantrekken waar eiwitchemici van denken dat het een rol kan spelen in sommige biologische processen in de cel. Niet de hoofdzaak van het leven. Maar een detail dat net het verschil kan maken tussen een verklaring en een raadsel.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden