In de vesikels uit het ER van gistcellen vindt de gewenste productie plaats (afb: Goetheuniversiteit)

Onderzoeksters van, onder meer, de Goetheuniversiteit in Frankfurt aan de Main rond Joanna Tripp hebben levende gistcellen voorzien van synthetische organellen (cellichaampjes), om ze zo meer naar hun hand te kunnen zetten om die, bijvoorbeeld, heel effectief een bepaalde verbinding te laten aanmaken (n het onderhavige geval muconzuur).
Het herprogrammeren van (micro-)organismen om ze, bijvoorbeeld, bepaalde stoffen te laten aanmaken is niet zo eenvoudig. Soms zijn de tussenproducten giftig of is de opbrengst belabberd. Tripp en de haren hebben besloten het anders aan te pakken. Ze voorzagen de ‘productiecellen’, gistcellen in dit geval, van synthetische organellen. Hun organel van aandacht was het endoplasmatisch reticulum, een zootje buisjes en membranen rond de celkern. Het ER produceert voortdurend vesikels (‘bootjes’) met nuttige inhoud (eiwitten en grondstoffen) die naar het celmembraan moet worden gebracht. Dat systeem werkt met ‘adresetiketten’, de Zerasequentie, om te zorgen dat de eiwitten op de juiste plaats terechtkomen. Tripp en haar collega’s hebben nu Zera-etiketten gebruikt om vesikels in gistcellen aan te maken en om bepaalde enzymen en stofwisselingsprocédé’s te introduceren in die cellen.

Gistcellen zouden de lievelingen zijn van synthetisch biologen. Niet alleen produceren die talrijke nuttige producten, maar ze kunnen ook genetisch zo veranderd worden dat ze bepaalde stoffen op industrële schaal kunnen produceren zoals biobrandstoffen of het malariamedicijn artimisinine.

Belabberd

Het probleem is alleen dat je vaak niet alleen de gewenste verbindingen krijgt. Daarnaast kunnen gistcellen lek raken of verloopt de reactie(keten) traag. Daar zouden die synthetische organellen iets aan kunnen doen, denken de onderzoeksters. Daarin gebruik je allen de gewenste enzymen (met hun ‘etiketten’), zodat het geheel efficiënter werkt (voor de mens uiteraard) zonder dat de rest van de cel er last van heeft of dat de cel die enzymen afbreekt.
Tripp: “We hebben de Zera-sequentie gebruikt om een drietrapsreactie in de vesikels te laten plaatsvinden. Dat is dus een reactor met precies die zaken die we daar wilden hebben. Het bleek dat die reacties in de vesikels plaatsvonden los van de rest van de cel.”

Voor hun onderzoek kozen de onderzoeksters een verbinding die ook industrieel gezien interessant is: muconzuur. Door hydrogenering ontstaat adipinezuur, een belangrijke polymeergrondstof. Nu wordt muconzuur nog gewonnen uit aardolie. De gistroute zou een stuk milieuvriendelijker en duurzamer zijn, verwachten de onderzoeksters. Hoewel een deel van een tussenproduct verloren ging, zo’n vezikelmembraan is poreus, denkt Tripp dat dat een oplosbaar probleem is.
De aanpak hoeft zich niet te beperken tot gistcellen, maar kan ook worden gebruikt in andere eukaryote cellen (cellen met een kern dus, anders dan bacteriën of archaea). Daarbij is de geisoleerde productie in de vesikels een groot voordeel. Je kunt dan ook enzymen gebruiken die anders het stofwisselingsproces in een cel zouden verstoren. Ik vraag me wel of hoe de onderzoeksters zo’n synthetische organel in een levende cel krijgen, maar dat zijn natuurlijk maar praktikaliteiten… Het is overigens best mogelijk dat het persbericht me op het verkeerde been gezet heeft. Voorlopig moeten we het hier maar mee doen.

Bron: Alpha Galileo