Oratie John van der Oost: EVOLUTIE IN HET LAB LEVERT VERSNELD VERBETERDE ENZYMEN

Door: Wageningen UR  11-05-2006
Trefwoorden: Universiteit, Oratie

Door het natuurlijke evolutieproces voor de vorming en selectie van grote aantallen eiwitvarianten in het laboratorium na te bootsen, kunnen onderzoekers versneld een scala aan functionele enzymen produceren, die op termijn inzetbaar zijn in bijvoorbeeld de farmaceutische en voedingsindustrie of voor de productie van biobrandstoffen. Dat betoogt prof.dr. John van der Oost in zijn oratie op 11 mei bij de aanvaarding van het ambt van hoogleraar Microbiologie en biochemie aan Wageningen Universiteit.

In zijn inaugurele rede 'Revolutie in de evolutie' geeft prof. Van der Oost aan dat natuurlijke eiwitten vaak niet goed genoeg zijn om toegepast te worden in bepaalde industriële processen. In een industriële reactor zijn eiwitten gewenst die beschikken over een hogere stabiliteit en activiteit of aangrijpen op een afwijkend biochemisch proces. Eiwitten met die eigenschappen zijn vaak niet in de natuur te vinden. Om de functionaliteit van een eiwit voor zo'n proces te verbeteren moet de eiwit structuur worden gewijzigd. De vraag is welke veranderingen moeten worden aangebracht, aangezien een willekeurige wijziging in de structuur vaak leidt tot een niet-functioneel eiwit.

Laboratorium evolutie
In het Laboratorium voor Microbiologie van Wageningen Universiteit zetten onderzoekers een efficiënte eiwit-engineering techniek in, ontwikkeld door Pim Stemmer, een Nederlander die na zijn wetenschappelijke opleiding is geëmigreerd naar Amerika. Daarin maken zij duizenden tot miljoenen varianten van een eiwit waarin willekeurig veranderingen (mutaties en recombinaties van het corresponderende DNA) zijn aangebracht die vervolgens worden getest en geselecteerd op hun efficiëntie. Op die manier is in het laboratorium in een tijdsbestek van maanden tot jaren na te bootsen wat in de natuur miljoenen jaren in beslag neemt.

In silico evolutie
De onderzoeksgroep van John van der Oost, in nauwe samenwerking met een Amerikaanse groep, combineert de zoektocht via de laboratorium evolutie met een aanvullende computertechniek. In deze 'in silico techniek' onderzoekt een computer nog meer mogelijkheden (miljarden) van kleine en grote mutaties van eiwitten en selecteert de eiwitten die in de computer het efficiëntst een substraat kunnen binden en/of omzetten. Op die manier kunnen straks specifiek voor een bepaalde functie geschikte enzymen worden ontworpen.

Met deze technieken zijn op korte termijn eiwitten, en op langere termijn zelfs complete micro-organismen te ontwikkelen die in de natuur niet voorkomen en die gebruikt kunnen worden voor het katalyseren van specifieke biochemisch processen, bijvoorbeeld als groen alternatief voor talloze chemische omzettingen, voor de productie van geneesmiddelen,of om processen te versnellen voor de bereiding van biobrandstoffen uit organisch materiaal.

John van der Oost (1958) promoveerde aan de Vrije Universiteit in Amsterdam werkte daarna als postdoc in Helsinki en bij het EMBL in Heidelberg. In 2005 is hij op grond van zijn hoge wetenschappelijke prestaties benoemd tot persoonlijk hoogleraar aan Wageningen Universiteit. Met zijn groep Bacteriële genetica bij het Laboratorium voor Microbiologie richt hij zich op het ontrafelen en toepassen van de moleculaire principes van de evolutie.

Trefwoorden: Oratie, Universiteit