Universiteit Leiden Universiteit Leiden

Nederlands English

Gouden nanostaafje maakt “onzichtbare” eiwitten geschikt voor lichtmicroscoop

Doorzichtige moleculen stuk voor stuk bekijken onder een lichtmicroscoop. Dat kan door ze te binden aan een gouden nanostaafje. De Leidse natuurkundigen dr. Peter Zijlstra en prof.dr. Michel Orrit hebben dit experimenteel aangetoond. Hun artikel staat vanaf 15 april op de website van Nature Nanotechnology.

De absorptie en dus de kleur van een gouden nanostaafje verandert als er een eiwit bindt aan het oppervlak. Dit principe kan nu worden gebruikt om individuele eiwitten in een lichtmicroscoop te detecteren die normaliter onzichtbaar zijn.

Individuele eiwitten observeren

‘Onze droom’, zegt Peter Zijlstra, ‘is dat we uiteindelijk individuele eiwitten kunnen detecteren en observeren in een levende cel, dus in hun natuurlijke omgeving.’ Maar voorlopig zijn de onderzoekers al heel blij dat ze nu een sensor kunnen gaan maken waarmee ze eigenschappen van individuele eiwitten kunnen bestuderen. Bijvoorbeeld hoe die binden aan en weer losraken van andere eiwitten.. Zijlstra: ‘Dat moet nu vrij snel kunnen, nu we de eerste stap hebben gezet.’

Verschillen zien

Er zijn al wel commerciële sensoren op de markt om eiwitten mee te bestuderen, maar die detecteren veel eiwitten tegelijk, en nemen daarna een gemiddelde. ‘Met onze techniek kun je juist verschillen tussen individuele eiwitten zien’, zegt Zijlstra.

Eigenschappen blijven intact

Om moleculen onder een lichtmicroscoop te kunnen zien, krijgen ze vaak een fluorescerend label. Het nadeel is dat zo’n label de eigenschappen van het molecuul aantast. Deze techniek met gouden nanostaafjes vereist geen labeling van het molecuul en laat de eigenschappen dus intact.

Glas-in-lood

De vrije elektronen in het goud veroorzaken een sterke absorptie die het deeltje een heldere kleur geeft. Dezelfde heldere kleur is te zien in glas-in-loodramen, die soms rood worden gekleurd met gouden nanodeeltjes. Als een eiwit in de buurt van zo’n gouden deeltje komt verandert de kleur van dat deeltje een heel klein beetje. Door aan het oppervlak van het deeltje receptoren te binden maken de Leidse onderzoekers het nu mogelijk om de interactie tussen een individueel eiwit en zijn receptor te bestuderen.

Bloed

Ziektes hebben vaak te maken met eiwitten die samenklonteren of zich verkeerd vouwen. In de toekomst kan de techniek met de gouden nanostaafjes misschien gebruikt worden om die ziektes vroeg in het bloed te ontdekken.

Publicatie

Peter Zijlstra, Pedro Paulo (Lissabon) en Michel Orrit, 
Optical detection of single non-absorbing molecules using the surface plasmon resonance of a gold nanorod
  
Het onderzoek is gedaan met steun van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) en de European Research Council (ERC).