NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/hoogtepunten/hoogtepunten2014/metabolisme-is-een-kansproces-nr-110/

Geprint op :
14 december 2018
16:24:32

Onderzoekers van FOM-instituut AMOLF hebben ontdekt dat de stofwisseling in de cel onregelmatig verloopt. Omdat dit metabolisme de motor is van alle biologische activiteit, is deze instabiliteit relevant voor ziekten als kanker, voor evolutie, en voor allerlei andere fenomenen. De onderzoekers publiceerden hun onderzoeksresultaten op 3 september 2014 in Nature.

Levende cellen zijn chemische fabrieken die constant suikers opnemen en afbreken tot kleinere moleculen. Daarmee bouwen ze dna, eiwitten en celmembranen. Tot nu toe namen wetenschappers aan dat dit cellulaire metabolisme een deterministisch en regelmatig proces is.

Estafette
Het onderzoeksteam onder leiding van Sander Tans ontdekte echter dat de metabole activiteit van cellen onvoorspelbaar fluctueert. De onderzoekers kwamen tot hun bevindingen dankzij een nieuwe aanpak. In plaats van de overvloed aan afbraakproducten in een cel te onderzoeken, kwantificeerden ze steeds een enzym dat een bepaalde reactie katalyseerde. Ze konden de hoeveelheid enzymen en de snelheid van de reactie bijhouden doordat ze fluorescente eiwitten aan de enzymen hadden gebonden. Tegelijkertijd gaven gedetailleerde metingen van cellulair volume aan wat de consequenties waren voor de cellulaire groeisnelheid. De onderzoekers ontdekten zo dat willekeurige fluctuaties in de enzymproductie stap voor stap, als in een estafette, doorwerken in de opeenvolgende reacties.

Waarom deze chaos?
Biologische groei is dus veel chaotischer dan gedacht. Deze ontdekking werpt veel nieuwe vragen op. Werken cellen er actief aan om die chaos enigszins in de hand te houden? En zo ja, hoe? Waarom krijgt de evolutie het niet voor elkaar om die chaos helemaal te onderdrukken? Hoe speelt variatie in het metabolisme een rol in ziekten zoals kanker en diabetes?

Nadere informatie
Stochasticity of metabolism and growth at the single-cell level, Kiviet D.J., Nghe P., Walker N., Boulineau S., Sunderlikova V., Tans S.J., Nature 514, 376–379 (2014).