Spanning in de cel

Veel voedingsmiddelen veranderen van kleur tijdens het koken of bakken. Vaak heeft het rauwe ingrediënt een fellere kleur dan wanneer het eenmaal op je bord ligt. Een uitzondering vormen schaaldieren, zoals garnalen. Tijdens de bereiding gaan die juist over van een grijsachtige tint naar een intense oranjeroze kleur. Die kenmerkende kleur komt van het molecuul astaxanthine. Dat is in de rauwe garnalen ook al aanwezig, maar dan zit het vastgeklemd tussen allemaal grote, bewegende eiwitten in de cellen van de garnaal. Door die spanning kan astaxanthine niet de normale vorm aannemen en heeft daardoor een andere kleur: de grijsachtige kleur van rauwe garnalen.

Tijdens verhitting raken die eiwitten hun structuur kwijt, waardoor de druk op astaxanthine afneemt. Het molecuul krijgt eindelijk de ruimte, kan zich ontspannen en z’n natuurlijke kleur aannemen. Dit principe, van een molecuul dat door een verandering in de uitgeoefende druk andere eigenschappen krijgt, hebben onderzoekers van de Universiteit van Genève nu gebruikt om krachten binnen in cellen zichtbaar te maken.

Mechanofoor

Ze gebruiken hiervoor niet het natuurlijke astaxanthine, maar hun moleculen lijken er wel op. Het zijn zogeheten mechanoforen – moleculen die reageren op een mechanisch signaal, zoals een kracht, door een lichtsignaal uit te zenden. In 2018 publiceerde dezelfde groep een mechanofoor waarmee ze krachten in de celmembraan, het omhulsel van de cel, zichtbaar kunnen maken. Dat resultaat hebben ze gebruikt om mechanoforen aan membranen van onderdelen in de cel te binden, zodat ze nu ook binnenin de cel naar veranderende krachten kunnen kijken. En dat was nog niet eerder gelukt, aldus het Geneefse team in het begeleidende persbericht.

Een mooie methode, vindt Liedewij Laan, assistant professor bij de afdeling Bionanowetenschappen aan de Technische Universiteit Delft, maar ze houdt een slag om de arm. “Het is een heel technisch artikel en ik haal hier niet goed uit wat ze nou precies in een cel kunnen zien en meten. De onderzoekers verwijzen zelf ook naar een ander, nog niet gepubliceerd artikel waarin ze de biologische resultaten beschrijven. Dat moeten we dus nog even afwachten.”

Krachtenspel

Los daarvan is Laan enthousiast over nieuwe mogelijkheden waarmee we meer leren over de krachten in levende cellen. “Het wordt steeds duidelijker dat krachten een grote rol spelen in het functioneren van cellen. Lange tijd dachten celbiologen dat het vooral chemische processen waren die alles bepalen, maar inmiddels weten we dat ook fysieke krachten betrokken zijn bij belangrijke processen zoals celdeling.”

Een punt dat Laan erg aanspreekt in deze nieuwe methode is dat je verschillende onderdelen in de cel los van elkaar zichtbaar kunt maken. “Dat vind ik knap. Ze zijn erin geslaagd om verschillende moleculen te maken die heel specifiek aan de membraan van een bepaald onderdeel binden. Bijvoorbeeld alleen aan de mitochondriën, de energiecentrales van de cel. Dat is heel interessant, want dan kun je heel gericht kijken wanneer en waar in het ‘dagelijks leven’ van mitochondriën precies krachten worden uitgeoefend. Alleen al dat je weet dat ergens een kracht speelt en dat die verandert in de tijd, is een heel interessant resultaat.”