Sorry! The information you are looking for is only available in Dutch.
Deze opleiding is bewaard in Mijn studiekeuze.
Deze opleiding kan niet bewaard worden.
Je bent nog niet ingelogd in Mijn studiekeuze. Log in of maak een account aan om jouw opleidingen op te slaan.
Er gaat iets mis, probeer het later nog een keer.

Cellen switchen naar anaerobe verbranding voor snelle groei

16 februari 2022
Samen met onderzoekers uit Delft, Denemarken en Engeland heeft de onderzoeksgroep van Bas Teusink van het Systems Biology Lab van VU Amsterdam een antwoord gevonden op de vraag waarom cellen soms overschakelen op anaerobe verbranding terwijl er voldoende zuurstof aanwezig is. De cellen blijken dit te doen om sneller te kunnen groeien. 

In het onderzoek werd uitgegaan van de processen in een gistcel en heeft het onderzoeksconsortium met een computermodel uitgerekend welke strategie – met of zonder zuurstof - het beste is om zo snel mogelijk te groeien. De onderzoekers hebben daarvoor alle chemische reacties die betrokken zijn bij groei in kaart gebracht, inclusief alle reacties die nodig zijn om de complete machinerie van de cel te maken - de eiwitten en mitochondriën - in totaal zo’n zestienduizend reacties. De resultaten zijn onlangs gepubliceerd in het vakblad Nature Communications

Ademhalen
Spiercellen gebruiken zuurstof om suikers om te zetten in CO2, water en energie. Dit staat bekend als ademhalen: we ademen zuurstof in, we ademen koolzuur uit en onze spieren en hersenen gebruiken de vrijgekomen energie. Spiercellen switchen echter naar de productie van melkzuur op het moment dat er weinig zuurstof is. Dit proces heet fermenteren. 

Waarom fermentatie?
Kankercellen (en veel snel delende cellen zoals epitheelcellen) switchen echter naar melkzuurproductie zonder dat er een zuurstof tekort is. Dit wordt het Warburg-effect genoemd. Een vergelijkbaar fenomeen komt voor bij bakkersgist waarmee bier, wijn en brood wordt gemaakt. Als gist langzaam groeit, in aanwezigheid van zuurstof, verbrandt gist deze suiker heel efficiënt tot CO2, maar bij snelle groei schakelt gist om van strategie en produceert alcohol en CO2. Dit levert veel minder energie op voor de cellen. De grote fundamentele vraag is daarom: waarom switchen die cellen naar fermentatie als het zoveel minder energie oplevert? 

Baten en kosten
De onderzoekers berekenden met behulp van een computermodel welk van de twee strategieën het beste is om zo snel mogelijk te groeien en kwamen tot de conclusie dat de reden dat cellen overschakelen naar fermentatie, alles te maken heeft met de baten en de kosten: ademhalen mag dan meer energie opleveren, maar de machinerie die daarvoor nodig is, zoals de mitochondriën in de cellen, kost ook veel energie. Fermentatie daarentegen kost maar twee enzymen. En wie snel groeit is evolutionair gezien in het voordeel.

Goedkoop energie opwekken
Bij het doorrekenen blijkt dat als de groeisnelheid laag is door lage suikerhoeveelheden, dat de energiebaten domineren: de cellen moeten zuinig aan doen en dus wordt de suiker volledig verbrand. Als de cellen echter sneller gaan groeien, gaan de machineriekosten steeds zwaarder meetellen, want ze hebben naast een energiegenerator ook steeds meer ‘machines’ nodig om snel bouwstenen van de cel te maken. Dat is de reden dat cellen dan omschakelen naar een ‘goedkopere’ manier van energie opwekken.

Beter begrijpen Warburg-effecten
Het model en de inzichten kunnen worden gebruikt om gistcellen beter in te zetten voor biotechnologische toepassingen, zoals het maken van biobrandstoffen of chemicaliën. Ook hopen de onderzoekers dat de uitkomsten bijdragen aan het beter begrijpen van het waarom van het Warburg-effect in kankercellen.