Wetenschap - 18 juni 2009

EIWITBUISJES BRENGEN ENZYM NAAR DE START

De enzymen die in planten de cellulose aanmaken, worden naar hun werkplek geleid door een netwerk van eiwitbuisje en -draadjes. Dat blijkt uit een onderzoek van prof. Anne Mie Emons en aio ir. Jelmer Lindeboom van het Laboratorium voor Plantencelbiologie, en collega’s van Stanford University, beschreven in Nature Cell Biology.

De aanleg van cellulose is voor planten van groot belang. Dit polymeer biedt stevigheid aan celwanden en is daardoor bepalend voor de vorm van de plant. De aanmaak van cellulosemicrovezels, microfibrillen genoemd, is geen lukraak proces maar maatwerk, afhankelijk van het type cel en de eisen van het moment. ‘Vergelijk het maar met gewapend beton. Als je de wapening niet op de juiste plaats aanbrengt, krijg je niet de juiste stevigheid en vorm’, aldus Emons.
Het was al bekend, legt zij uit, dat enzymcomplexen die in planten de aanmaak van cellulose verzorgen, zich over de celmembraan bewegen, met microtubuli als leidraad. Deze eiwitbuisjes, een onderdeel van het celskelet, liggen aan de binnenkant van de celmembraan. Enzymcomplexen volgen deze ‘rails’ terwijl ze cellulosemicrofibrillen spinnen, zoals een slak een slijmspoor achterlaat.
Bij die ontdekking in 2006 maakten onderzoekers van Stanford University gebruik van fluorescerende eiwitten om de celluloseproducerende enzymen en de microtubuli tijdens hun werk te bespieden. Ook bij dit nieuwe onderzoek, dat Nature Cell Biology op 14 juni online publiceerde, is die techniek ingezet. Ditmaal om te kijken waar de enzymcomplexen hun werk beginnen. ‘Het blijkt dat de plaats waar ze in de celmembraan worden neergezet, eveneens wordt bepaald door de microtubuli. Die laten als een soort douaneposten de enzymen op de juiste plaatsen door’, aldus Emons.
Bovendien blijkt uit onderzoek dat de aanvoer van de enzymen richting celwand wordt gedirigeerd door een ander onderdeel van het celskelet, de actinefilamenten die door de cel heenlopen. Die eiwitdraadjes geleiden de lichaampjes waar de enzymen eerst in zitten, richting celmembraan, waar de microtubuli het precisiewerk voor hun rekening nemen.
‘Dit is fundamenteel onderzoek dat van groot belang is voor ons begrip van de plant, maar op termijn biedt dergelijke kennis ook de basis voor het maken van planten die beter geschikt zijn voor bijvoorbeeld de fabricage van papier, voeding of voor biobrandstof’, aldus Emons. ‘Voor al die toepassingen is fundamentele kennis over de biosynthese van cellulose van belang. Geen toepassing zonder kennis.’

Re:ageer