DOOR GERT VAN MAANEN - ILLUSTRATIE: GUILLAUME GOTTHARD & SANDRA MOUS - Nieuws
Chloride-ionen (groene bollen) worden over het celmembraan getransporteerd door de rodopsine-pomp (roze) van Nonlabens marinus. Illustratie: Guillaume Gotthard & Sandra Mous
Kristallografische beeldanalyses onthullen hoe door licht gedreven rodopsine-pompen chlooranionen zonder lekkage over een celmembraan transporteren.
Leven in zee is alleen mogelijk doordat micro-organismen zich aanpassen aan de zuurgraad en het zoutgehalte door actief ionen over celmembranen te transporteren zonder dat er terugstroom optreedt. Moleculair biologen zijn er nu met kristallografische beeldopnamen in geslaagd het achterliggende mechanisme hiervan op te helderen voor de door licht gedreven chloridepomp van de bacterie Nonlabens marinus (Science, 3 februari). Deze zeebacterie bezit in zijn celmembraan een rodopsine-eiwit dat bij blootstelling aan licht actief chloride-anionen van buiten de cel naar binnen pompt. Een proces waarbij naar nu blijkt het chloride-anion wordt aangetrokken door een positief geladen deel van het rodopsine-eiwit. Zo komt het anion het eiwit binnen en wanneer dit eiwit door blootstelling aan licht in lading omslaat – door isomerisatie – sleept het eiwit het chloride-anion mee en trekt het dus een beetje verder het eiwit in.
Voorstelling van het moleculaire mechanisme van chloridetransport over een celmembraan, met in roze de NmHR-kristallen die voor ionbinding zorgen bij het chloridetransport (groene bolletjes) na fotoactivering. Illustratie Sandra Mous
‘Zo wordt lichtenergie direct omgezet in kinetische energie en start de allereerste stap van ionentransport’, aldus eerste auteur Sandra Mous van de universiteit in Zürich. Het anion zit als het ware in een fuik, terugkeer is niet meer mogelijk en het gaat alleen maar steeds verder de cel in doordat een aminozuurhelix de terugweg blokkeert. Twee moleculaire poorten zorgen zo voor eenrichtingsverkeer en één pompproces duurt ongeveer 100 milliseconden. Dezelfde onderzoeksgroep ontrafelde twee jaar geleden ook het mechanisme van de door licht aangedreven natriumpomp bij de zeebacterie Krokinobacter eikastus (Nature, 2020).