Universitair hoofddocent scheikunde aan de Universiteit van Houston, Vassili Lutsjenko, meldt een nieuwe bevinding in Natuurcommunicatie over hoe sikkelcellen worden gevormd. Lubchenko meldt dat druppeltjes vloeistof, verrijkt met hemoglobine, clusters vormen in sommige rode bloedcellen wanneer twee hemoglobinemoleculen een binding vormen - maar slechts kort, voor een duizendste van een seconde of zo.

Het mysterie van hoe de clusters zich vormen, heeft wetenschappers lang in verwarring gebracht. Bij patiënten met de erfelijke bloedziekte die sikkelcelziekte wordt genoemd, of bloedarmoede, abnormale hemoglobinemoleculen vormen zich in stijve filamenten in rode bloedcellen, hun vorm vervormen en het de bloedcellen moeilijk maken om door nauwe bloedvaten te stromen. Om de filamenten te laten groeien, het eiwit verzamelt zich eerst in kleine vloeistofdruppeltjes die groter zijn dan een atoom, maar zo klein dat hun metingen worden geteld in stappen tussen microscopisch en macroscopisch, mesoscopisch genoemd.

"Hoewel relatief klein in aantal, de mesoscopische clusters pakken een vuist, "zei Lubchenko. "Ze dienen als essentiële kiemvorming, of groei, centra voor zaken als sikkelcelanemievezels of eiwitkristallen. De sikkelcelvezels zijn de oorzaak van een slopende en pijnlijke ziekte, terwijl het maken van eiwitkristallen tot op de dag van vandaag het belangrijkste hulpmiddel is voor structurele biologen."

Vezels groeien niet zomaar overal. Speciaal, mesoscopisch kleine druppeltjes van het eiwit hemoglobine in bloedcellen initiëren hun vorming. "Het blijkt dat in je bloedcel, er zijn kleine druppeltjes hemoglobine die nog meer vol zitten met het eiwit dan de rest van de cel, " zei Lubchenko. In een onverwachte wending, deze drukke gebieden zullen naar verwachting ook meer moleculen hebben die aan elkaar zijn gebonden tot 'dimeren' of duo's, het soort dat maar een milliseconde meegaat.

"De dimeren zijn de sleutel tot de vorming van de mesoscopische clusters, " meldt Lutsjenko, die suggereert dat een manier om sikkelcelziekte te voorkomen, die invloed heeft op ongeveer 100, 000 Amerikanen, voornamelijk Afro-Amerikanen en Hispanics, is om de vorming van clusters te voorkomen, zodat vezels er niet uit kunnen groeien.

Zelfde mechanisme, verschillende stoffen

Lubchenko vermoedt dat het "dimeermechanisme" van toepassing is op veel andere soorten eiwitten en oplosbare chemicaliën. Het vermogen om grote aantallen kleine druppeltjes van dichte vloeistoffen of gels te maken, die allemaal even groot zijn, kan toepassingen hebben in nanotechnologie en industriële synthese van zeer getextureerde materialen. Het werk van Lubchenko en onderzoeker Ho Yin Chan impliceert dat het opzettelijk induceren van de vorming van clusters van vergelijkbare grootte in vloeistoffen en in vaste stoffen een aparte weg kan bieden voor het maken van nanodeeltjes van uniforme grootte voor de industrie.

Hij speculeert ook dat de vorming van de clusters suggereert "een verleidelijke mogelijkheid dat de voorlopers van levende cellen niet waren ingekapseld in membranen, maar, in plaats daarvan, leken meer op de zogenaamde membraanloze organellen, " waarvan Lubchenko denkt dat ze veel gemeen hebben met de mesoscopische clusters.

Met andere woorden, zijn werk raakt niets minder dan het mysterie van het leven.