Nieuw onderzoek gefinancierd door de Nationale Wetenschapsagenda
Groei vormt de kern van levende cellen. In een cel vinden ongeveer 1000 chemische reacties plaats – dat is wat we ook wel de stofwisseling noemen. Voedingsstoffen worden omgezet in energie of bouwstoffen voor groei. De onderzoeksgroepen van Matthias Heinemann, Siewert-Jan Marrink, Bert Poolman, Dirk-Jan Slotboom, Marco Fraaije, Kasia Tych en Danny Incarnato in Groningen hebben samen bijna twee miljoen euro subsidie van NWO ontvangen voor onderzoek naar de beperkingen van groei. Heinemann en zijn collega’s proberen de komende jaren te ontdekken waarom dan precies de stofwisseling niet sneller kan.
Heinemann houdt enorm van fundamenteel onderzoek – onderzoek waarbij nieuwsgierigheid een grotere rol speelt dan zaken als toepasbaarheid. Desalniettemin heeft hij voor deze aanvraag ook partners uit de industrie kunnen vinden die mee willen betalen. Zij zien wel degelijk dat uitkomsten van dit onderzoek veel kunnen betekenen voor de biotechnologische industrie.
“Er lijkt een maximum snelheid te zijn voor deze chemische reacties in cellen. We hebben een drieledige hypothese geformuleerd om dit nader te onderzoeken,” aldus Heinemann. “Ten eerste worden bepaalde enzymen ruimtelijk verplaatst door de Gibbs-energie die vrijkomt tijdens omzettingsreacties. Daarnaast zal deze verplaatsing waarschijnlijk leiden tot een steviger beroering van de inhoud van de cel – steviger vergeleken met de standaard Brownse beweging. Tenslotte leiden deze verplaatsingen en beroering tot schadelijke veranderingen van bio-moleculaire functies. Het idee is dat deze drie stappen de grens bepalen van de stofwisseling en de celgroei. Dit raakt de fundamenten van de werking van het leven.”
Sneller dan de maximum snelheid
Als onderzoekers gelijk hebben, kunnen ze vaststellen wat de snelheid van stofwisselingsreacties in een cel bepaalt. En dan zou ook gedacht worden over ideeën om de stofwisseling te versnellen. Dat zou in potentie heel waardevol zijn voor de biotechnologische industrie. Deze bedrijfstak produceert allerlei stoffen met behulp van biologische processen – met behulp van levende cellen dus. Dit kan gaan om stoffen voor medicijnen en voedsel, maar ook om brandstoffen of andere nuttige chemische stoffen.
Als de stofwisseling misschien gestimuleerd kan worden, kunnen deze productieprocessen sneller, goedkoper en duurzamer maken. Voor we zover zijn, zijn er al snel jaren voorbij, denkt Heinemann. Dit onderzoek is een belangrijke eerste stapje in die richting.
Bier en sojasaus
Samen met de Hogeschool voor de Kunsten in Utrecht (HKU) is meer dan een jaar nagedacht over hoe het publiek nieuwsgierig te maken naar dit onderzoek. Alleen maar mooie onderzoeksresultaten delen met het publiek is niet voldoende, vinden de onderzoekers. Samen met de HKU werd een manier bedacht om het brede publiek intensief te betrekken en meer te interesseren in het nut van het onderzoek. Wat fascineert het publiek? En hoe kunnen mensen volwaardige gesprekken met onderzoekers voeren en ze vragen stellen? “We hebben uiteindelijk een smakelijke manier gevonden waarbij het mogelijk is mensen echt mee te krijgen,” aldus Heinemann.
De onderzoekers gaan het brede publiek betrekken door middel van bier en sojasaus. Fermentatie wordt gebruikt bij het brouwen van bier en ook sojasaus. Heinemann: “We denken dat de stofwisseling in micro-organismen die het mogelijk maken bier of sojasaus te brouwen, direct het gevolg is van wat we precies proberen te onderzoeken. We gaan met brouw- en bierliefhebbers samenwerken en die vind je volgen mij in alle geledingen van de samenleving.”
Het Origins Center wenst Matthias Heinemann, Siewert-Jan Marrink, Bert Poolman, Dirk-Jan Slotboom, Marco Fraaije, Kasia Tych en Danny Incarnato veel succes met hun bijzondere onderzoeksproject en het publieksproject dat ze op gaan zetten samen met de HKU. Proost!
Volg de vorderingen van het hele team via de website en nieuwsbrieven van het Origins Center.