Interacties tussen hydrofobe moleculen in water kunnen sterk worden beïnvloed door polaire groepen die een hele nanometer verderop zitten. Dat opent perspectieven voor de fijnregeling van zelfassemblageprocessen, schrijven Amerikaanse onderzoekers in Nature.

Het werpt tevens nieuw licht op het fenomeen hydrofobiciteit in het algemeen, en wellicht ook op de exacte manier waarop eiwitketens zich vouwen. Dat laatste is immers ook grotendeels aan combinaties van hydrofiele en hydrofobe interacties te danken.

Dat zo’n effect zou optreden was al eens voorspeld maar Nicholas Abbott en collega’s van de University of Wisconsin-Madison hebben het voor hetb eerst experimenteel uitgeprobeerd met wat ze ‘chemical force microscopy’ noemen. Kort samengevat immobiliseer je hydrofobe moleculen op een goudoppervlak en hecht je er ook een paar aan de tastnaald van een ‘atomic force’-microscoop, waarna je meet hoeveel kracht het kost om ze uit elkaar te trekken.

In dit geval waren die hydrofobe moleculen allemaal lineaire koolwaterstofketens: C₁₂H₂₁SH op het oppervlak en C₁₀H₁₉SH op de naald, waarbij de zwavelkernen dienden voor de binding aan het metaal.

Hecht je vervolgens hier en daar een (hydrofiel) ammonium- of guanidiniumion aan de geïmmobiliseerde koolwaterstof, dan zie je de aantrekkingskracht tussen de koolwaterstoffen daarnáást en die ene op de tastnaald sterk veranderen. Welke kant het op gaat, hangt onder meer van de pH en de molecuulstructuren af. In dit geval versterkt ammonium de hydrofobe interactie terwijl guanidinium hem verzwakt tot beneden de detectiegrens.

Er zijn ook al enkele experimenten gedaan met peptideketens met ammonium- of guanidiniumfunctionaliteit, dankzij respectievelijk lysine- en argininebouwstenen in de keten. Dan zag je hetzelfde gebeuren, en je mag concluderen dat het effect minimaal één nanometer verderop is te voelen.

Duidelijk is dat het met de omringende watermoleculen te maken moet hebben. Abbott vergelijkt het met twee mensen die met elkaar staan te praten, en de convertatie aanpassen zodra er iemand binnen gehoorafstand is.

bron: University of Wisconsin-Madison, Nature