Voor de beste ervaring schakelt u JavaScript in en gebruikt u een moderne browser!
Je gebruikt een niet-ondersteunde browser. Deze site kan er anders uitzien dan je verwacht.

De geheimen van virusassemblage

Nature publicatie: nieuw colloïdaal modelsysteem brengt cruciale aspecten aan het licht

8 juni 2016

Bij de vorming van complexe biologische nanostructuren zoals virusdeeltjes is de combinatie van onderlinge aantrekking, vervormbaarheid en asymmetrie van de biomoleculaire bouwstenen cruciaal. Dat volgt uit experimenten met een nieuw colloïdaal modelsysteem dat deze week is gepubliceerd op de website van Nature. Computersimulaties van dr. Jurriaan Luiken en prof.dr. Peter Bolhuis van het Van 't Hoff Institute for Molecular Sciences van de Universiteit van Amsterdam bevestigen de experimentele resultaten.
Colloidal particles assemble into sphere
Opname met de scanning elektronenmicroscoop van vervormbare, asymmetrische plastic bolletjes die zichzelf organiseren in een bolvormige schil van één laag dik. Ieder bolletje is ongeveer een halve micrometer in doorsnede. Beeld: Universiteit Utrecht.

Het experimentele werk werd uitgevoerd door Chris Evers MSc en prof.dr. Willem Kegel van de Universiteit Utrecht. Zij ontwikkelden een zogenaamd colloïdaal systeem van kleine plastic bolletjes die model staan voor de eiwitten waaruit biologische nanostructuren zoals virussen zijn opgebouwd. De Utrechtenaren gaven de bolletjes drie eigenschappen die volgens hen een belangrijke rol spelen bij de biomoleculaire zelfassemblage: ze zijn asymmetrisch, vervormbaar en vertonen onderlinge aantrekking. Al bij de eerste experimenten zagen ze dat hun bolletjes spontaan virus-achtige structuren vormden. Verder experimenteel onderzoek toonde inderdaad de relevantie van de drie eigenschappen aan. 

Monte Carlo simulaties 

?
Prof.dr. Peter Bolhuis. Foto: Jan-Willem Steenmeijer.

Om hun bevindingen te ondersteunen riepen de Utrechtse scheikundigen de hulp in van hun Amsterdamse collega's dr. Jurriaan Luiken en prof.dr. Peter Bolhuis, die experts zijn in computersimulaties van fysisch-chemische en biofysische fenomenen. Luiken en Bolhuis voerden Monte Carlo simulaties uit om het gedrag van het colloïdale modelsysteem te simuleren. Zo konden ze inzichtelijk maken en verklaren hoe de plastic bolletjes tot gekromde oppervlakken en virus-achtige structuren assembleren. Bolhuis: "Omdat wij met onze simulatie een generiek model gebruiken, versterken onze resultaten de experimentele bevindingen en laten ze zien dat het om een generiek verschijnsel gaat. De boodschap is inderdaad dat de drie elementen vervormbaarheid, asymmetrie en attractie alle drie noodzakelijke ingrediënten zijn."

Publicatie

Chris H.J. Evers, Jurriaan A. Luiken, Peter G. Bolhuis and Willem K. Kegel: Self-assembly of Microcapsules via Colloidal Bond Hybridization and Anisotropy. Nature, online publication 8 juni 2016, DOI:10.1038/nature17956.