Nieuws

Thermodynamica lest de dorst

Arjen Dijkgraaf |
Agrifood, Computational chemistry, Microbiologie

Gistcellen produceren ethanol om hun metabolisme thermodynamisch onder controle te houden. En voor de lactaatproductie van kankercellen zou dat ook wel eens kunnen gelden, oppert de Groningse hoogleraar Matthias Heinemann in Nature Metabolism.

Beide processen komen neer op energieverspilling. Ethanol kun je immers verder verbranden, en het glycolyseproces dat lactaat oplevert is ook niet de meest efficiënte manier om met suikers om te gaan. Dat tumoren het toch zo doen (het zogeheten Warburgeffect) wordt wel toegeschreven aan zuurstofgebrek, maar keihard bewezen is dat nooit. En een houtsnijdende reden voor ethanolproductie heeft nog niemand kunnen verzinnen.

Heinemann en zijn promovendi Bastian Niebel en Simeon Leupold stellen nu dat je zulke reacties moet zien als een soort veiligheidsklep.

Ze ontwikkelden een computermodel met gegevens over 241 metabole processen (niet alleen chemische reacties, maar bijvoorbeeld ook transport van stoffen door membranen) en 156 afzonderlijke metabolieten waarvan bekend is dat ze voorkomen in zo'n gistcel. Naast de in zulke modellen gebruikelijke massabalansen namen ze voor het eerst ook alle Gibbs-energiebalansen mee.

Daar kwam uit dat in eerste instantie, geheel volgens verwachting, steeds meer Gibbs-energie vrij komt wanneer je de cel meer glucose voert. Er zit echter een maximum aan: op een gegeven moment vlakt de energiedissipatie af. En precies op datzelfde moment begint de cel ethanol te produceren in plaats dat hij de glucose helemaal afbreekt tot CO2.

De onderzoekers hebben ook zo'n model gemaakt voor de bacterie E.coli, die geen ethanol produceert maar wel beschikt over veel meer andere metabole opties dan een gistcel. Daar kwam hetzelfde uit: wat je de bacterie ook voert, op een gegeven moment vlakt de energiedissipatie af doordat hij overschakelt naar minder efficiënte voedselverwerking. De Groningers vermoeden an ook dat het een mechanisme is dat in de natuur algemeen voorkomt - vandaar de suggestie om het Warburgeffect ook eens vanuit deze invalshoek te bekijken.

Wat de onderliggende reden is, weten ze nog niet. Op het eerste gezicht zou je denken dat de cel simpelweg oververhit dreigt te raken, maar zó groot is de energieproductie nu ook wer niet. Geopperd wordt dat de mobiliteit van sommige eiwitten er wellicht te hoog door wordt, zodat ze als het ware door de cel gaan ketsen en allerlei onverwachte schade veroorzaken - maar dat is pure speculatie.

bron: phys.org

Deel deze pagina
Bestel nu GRATIS 2 proefnummers C2W

Bestel nu GRATIS 2 proefnummer C2W

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

Word abonnee/lid

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!

Naar boven