UV-licht als schakelaar: Leidse onderzoekers sturen moleculaire druppeltjes
Biofysica
Leidse onderzoekers hebben een verrassende manier ontdekt om piepkleine druppeltjes van moleculen in levende organismen te vormen en te sturen. Het onderzoek opent deuren naar slimme biomaterialen, gerichte medicijnafgifte en misschien zelfs nieuwe inzichten over hoe het leven op aarde ooit begon.
Onderzoekers van het Mashaghi-lab hebben een manier gevonden om biomoleculaire condensaten actief te beïnvloeden en te bestuderen. Deze condensaten zijn kleine, druppelachtige structuren van moleculen die helpen belangrijke processen in levende organismen te organiseren. Omdat ze zo klein zijn en voortdurend veranderen, was het tot nu toe lastig om hun eigenschappen te meten of hun gedrag te sturen. Met een nieuwe methode is dit nu wél mogelijk.
UV-licht als schakelaar in moleculen
‘Ons lab combineert biofysica, moleculaire engineering en geneeskunde om te begrijpen hoe moleculen elkaar beïnvloeden en zo de eigenschappen van biologische materialen vormgeven’, aldus Mashaghi.
In de condensaten gebruikten Mashaghi en zijn team UV-licht om een reactie op gang die normaal optreedt bij DNA-schade, zoals bij huidkanker. Deze reactie, thymine-dimeervorming (zie kader) , laat twee specifieke bouwstenen van het DNA aan elkaar binden. Door deze reactie bewust in te zetten als moleculaire ‘schakelaar’, konden de onderzoekers de onderlinge verbindingen tussen de moleculen in de condensaten aanpassen. Zo kregen ze controle over de eigenschappen en het gedrag van de druppels.
Voortbouwend op Nederlands onderzoek
De basis voor deze ontdekking werd al bijna een eeuw geleden gelegd. In de jaren 1920 liet de Nederlandse chemicus Hendrik G. Bungenberg de Jong zien dat tegengesteld geladen moleculen spontaan kleine druppeltjes vormen, zogenaamde coacervaten: de voorlopers van biomoleculaire condensaten.
Jaren later leverde ook de Nederlandse fotochemicus Rob Beukers een belangrijke bijdrage. Hij ontdekte hoe ultraviolet (UV)-licht DNA kan beschadigen, bijvoorbeeld door het ontstaan van thymine-dimeren: twee aangrenzende thyminebasen die aan elkaar binden.
Samen legden deze inzichten een belangrijke basis voor ons huidige begrip van de processen in levende cellen.
Condensaten in actie bekijken
Een belangrijke vernieuwing in dit onderzoek is een nieuwe microscopietechniek waarmee onderzoekers direct kunnen zien hoe afzonderlijke druppels vervormen en samensmelten. Zo kunnen ze eigenschappen als stijfheid, elasticiteit en viscositeit meten en volgen hoe condensaten overgaan van vloeibaar naar gelachtig of meer vast worden.
De techniek helpt niet alleen bij het bestuderen van normaal druppelgedrag, maar ook bij het onderzoeken van schadelijke eiwitophopingen die voorkomen bij ziektes als Alzheimer, Parkinson en bepaalde spierziekten.
‘Met lichtgevoelige condensaten kun je slimme materialen maken en medicijnen precies laten werken waar en wanneer het moet.’
Van slimme biomaterialen tot gerichte medicijnafgifte
Door UV-licht slim in te zetten, kunnen onderzoekers condensaten zo aanpassen dat ze stabiele, gestructureerde compartimenten vormen. Dat leert ons niet alleen veel over hoe deze druppels werken en in elkaar zitten, maar opent ook deuren naar nieuwe biomedische en technologische toepassingen. Mashaghi: ‘Denk aan slimme biomaterialen die reageren op licht, of manieren om medicijnen veilig in het lichaam op te slaan en precies op het juiste moment en de juiste plek vrij te geven.’
UV-licht en het ontstaan van leven
Verrassend genoeg werpt dit onderzoek ook nieuw licht op een ander groot vraagstuk: hoe het leven op aarde ooit begon. Wetenschappers denken dat condensaten fungeerden als de eerste ‘proto-cellen’. Volgens Mashaghi kan UV-licht geholpen hebben deze structuren te vormen en te stabiliseren, waardoor kleine beschermde omgevingen ontstonden waarin belangrijke chemische reacties konden plaatsvinden. ‘In tegenstelling tot de vaak schadelijke effecten van UV-straling, konden de compartimenten vroege moleculen juist hebben beschermd tegen intense straling. Een klein sprankje licht kan dus al het verschil maken, van de eerste bouwstenen van het leven, tot de cellen in ons lichaam vandaag.’
Wetenschappelijk artikel
Sheikhhassani, V., Wong, F.H.K., Bonn, D., and Mashaghi, A. Optically driven control of mechanochemistry and fusion dynamics of biomolecular condensates via thymine dimerization. Nat Commun (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70757-w
De headerafbeelding is met AI gegenereerd op basis van de echte experimentele afbeelding.