Ad Valvas 1997-1998 - pagina 543

.4P VALVAS 9 APRIL 1998

PAGINA 5

'Alles wat nieuw is, is riskant' Bèta's onderzoeken samenspel moleculen Niet alleen mensen gedragen zich anders ais ze met tweeën zijn, hetzelfde geldt voor moleculen. De menswetenschapper weet veel over het eerste, de bètawetenschapper nauwelijks iets over liet tweede. IVIaar daar l<omt verandering in. De biologen, natuurkundigen en scheikundigen hebben hun krachten gebundeld en gaan het samenspel van moleculen onderzoeken. Ze noemen het 'bètacomplexiteit'. "Niet alleen Nederlandse maar ook Amerikaanse collega's volgen de stappen die wij hier zetten." Martine Zuidweg De bèta's hebben een moeilijke term bedacht voor het onderzoeksproject waar de vu vijf miljoen in wil steken: bètacomplexiteit. JVlaar het verschijnsel dat ze onder de loep willen nemen, is betrekkelijk eenvoudig. Het woord complex in bètacomplexiteit is niet te vervangen door 'ingewikkeld', maar door 'samengesteld' en slaat op het resultaat van een bundeling van moleculen. En daar draait het om in het gezamenlijke onderzoek van Natuurkunde, Biologie en Scheikunde: wat brengt de samenwerking van moleculen teweeg. "Een buitenstaander denkt misschien: 'Ja, logisch dat je daar als wetenschapper naar kijkt", zegt bioloog prof.dr. H . Westerhoff. "Maar dat is helemaal niet zo logisch. Het is in ieder geval niet de traditie van de natuurwetenschappen. Voorheen zei men altijd: 'Laten we het niet te moeilijk maken, we isoleren één molecuul en bekijken dat heel nauwgezet. Dan kijk je naar een eiwit of een stukje van een eiwit of naar het DNA of een membraan, maar kom je niet toe aan wat er in de samenwerking tussen eiwitten ontstaat." Ook scheikundigen waren tot nog toe sterk geneigd om systemen van moleculen terug te brengen tot individuele moleculen. Chemicus dr. C. Gooijer: "Wij zijn opgevoed met het idee dat je moet reduceren; je moet een probleem ontrafelen tot losse brokstukken. Je was al tevreden als je met je meting verontreinigde stoffen in het grondwater kon aantonen. Maar mensen willen vandaag de dag helemaal niet alleen maar weten of er verontreinigde stoffen in het grondwater zitten, ze willen weten hoe die stoffen worden opgenomen door levende organismen, hoe ze door die organismen worden afgebroken en hoe het transport in het grondwater verloopt." Zelfs de fysici hebben h u n speurtocht naar steeds kleinere deeltjes onderbroken en plaats gemaakt voor een studie naar het samenspel van moleculen. Het terrein is voor hen zo nieuw dat fysicus prof dr. R. Griessen de afgelopen maanden soms met stijgende verbazing de procedures bijwoonde voor het aantrekken van een hoogleraar 'fysica van complexe systemen'. "Ik heb erg veel_nieuwe dingen geleerd." Griessen geeft toe dat het riskant is om iets heel nieuws aan te pakken. "Alles wat nieuw en boeiend is, is per definitie riskant." Maar juist vanwege de ongebruikelijke invalshoek verwachten Westerhoff, Griessen en

Prof.dr. H. Westerhoff

llustratie: Bas van der Schot

EM<^TE WETENS<mp?EN fKoPlLE^EN zicH KET " : ^ ' E T A C Ö K ? L ^ ) < ' \ T E \ T " Gooijer nieuwe ontdekkingen te kunnen doen. Westerhoff: "Een molecuul in isolement gedraagt zich op een bepaalde manier. Zet je twee moleculen bij elkaar dan is het gedrag van die twee méér dan de som van het gedrag van de moleculen afzonderlijk. Net zoals twee mensen bij elkaar zich niet gedragen zoals ze dat afzonderlijk zouden doen. Ook daar ontstaat iets heel nieuws." Volgens Gnessen hebben de bèta's van de vu met hun nieuwe onderzoeksplan al sporen nagelaten in de rest van het land. "Ik merk dat de ontwikkelingen aan de vu nauwlettend in de gaten worden gehouden. Collega's vragen hoe het ermee staat. Niet alleen Nederlandse maar ook Amerikaanse collega's volgen de stappen die wij hier zetten."

Verrassender Het zal in het onderzoek van de drie bètafaculteiten vaak gaan om het samenspel van eiwitmoleculen, zo'n tien nanometer (een nanometer is een miljardste deel van een meter) groot. De wetenschappers proberen dan bijvoorbeeld te achterhalen hoe eiwitmoleculen in de cel zich ten opzichte van elkaar bewegen, op welke manier ze botsen en hoe ze zorgdragen voor het transport van andere moleculen. Van oudsher zijn eiwitten niet bepaald het terrein van de fysicus, maar Griessen vindt dat geen bezwaar. "Neem m o toreiwitten, die in de cel belast zijn met het transport van andere stoffen. Die eiwitten gedragen zich veel gerichter, veel verrassender dan een watermolecuul." De weg naar onderzoek aan complexe systemen zijn de natuurkundigen drie jaar geleden al ingeslagen. Met het advies van de commissie die zich boog over de toekomst van het onderzoek van de natuurkundefaculteit. D e commissie, waarin ook Griessen zitting had, vond het starten van heel nieuw onderzoek zinvoller dan een evenredige financiële steun aan de bestaande groepen. "We waren op zoek naar een gat in de markt en dat hebben we gevonden", aldus Griessen. Behalve de vu is ook de NWO-afdeling van FOM, de stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie, bereid een miljoen te investeren. Mits de fysici slagen in hun samenwerking met de biologen. Aanvankelijk was het de bedoeling dat de fysici en de biologen met zijn tweeën de kar zouden trekken. Maar een jaar geleden hebben de chemici zich ook als belangstellende aangemeld. "Er was een zekere aarzeling bij Scheikunde", verklaart vice-decaan

dr. J. van 't Riet. "We vroegen ons af ' of de fysici en de biologen wel konden waarmaken wat ze willen." Een deel van die aarzeling verdween toen het college van bestuur vorige zomer toezegde met een aantrekkelijk bedrag over de brug te komen. Maar de scheikundigen, die momenteel vijf vacatures hebben, waarvan er overigens vier binnenkort worden vervuld, wilden nog even afwachten hoe de aan te trekken hoogleraren over het project denken. Inmiddels ziet het er naar uit dat het merendeel van de nieuwe hoogleraren wel aan het onderzoek aan complexe systemen kan bijdragen. Griessen sluit niet uit dat ook de wiskundigen en informatici zich in de nabije toekomst nog zullen aanmelden. "Samenwerking tussen disciplines heeft een duidelijke meerwaarde. Ik verwacht dat je meer nieuwe dingen kunt ontdekken als je je kennis uitwisselt met wetenschappers van andere disciplines en met hen samenwerkt." Hij herinnert zich de bijdrage die een wiskundige van de Amerikaanse marine leverde aan het werk van de biologen die al jaren bezig zijn met het in kaart brengen van erfelijk materiaal. Omdat genen bestaan uit basen die worden uitgedrukt in letters, produceren de biologen in feite lange reeksen letters. Ze krijgen daarbij weliswaar een beeld van de volgorde van de basen maar nog niet van de betekenis van die volgorde. "Biologen hadden die wiskundige, die is gespecialiseerd in het decoderen van geheime codes, wat genetisch materiaal gegeven en hem naar de betekenis van die reeks

gevraagd. D e wiskundige heeft zijn technieken erop losgelaten en is tot de conclusie gekomen dat er in de reeks basen stukken zijn die eigenlijk helemaal niets betekenen, die dus eigenlijk een soort spaties zijn of alinea's. Dat hadden de biologen op eigen houtje waarschijnlijk niet zo snel kunnen ontdekken." Op een schaal van enkele nanometers zal de fysicus op zoek gaan naar wetmatigheden in de bewegingen van eiwitten: hoe bewegen bijvoorbeeld transporteiwitten: gaan ze linea recta naar de plaats van bestemming of maken ze wellicht kleine omweggetjes; en kun je dat gedragspatroon in wiskundige wetten weergeven. De bioloog praat op zijn beurt eerder over eiwitten in termen van de functies die ze hebben en is gefascineerd door de nieuwe functies die ontstaan als eiwitten samenwerken. En de chemicus weet alles over de structuur van de eiwitmoleculen. Hij kan voorspellen hoe de structuur van een eiwitmolecuul moet zijn en welke bewegingen er kurmen plaatsvinden om een optimale reactie aan te gaan met een ander molecuul. Elk van de onderzoekers brengt z'n eigen apparatuur in. De fysici hebben bijvoorbeeld h u n Scanning Tunneling Microscoop, destijds goed voor een Nobelprijs voor de makers. Met die microscoop kan een onderzoeker moleculen op een oppervlak in kaart brengen en bovendien een molecuul oppakken en naar een andere plek verhuizen. D e biologen hebben technieken in huis waarmee ze de werking van eiwitten kunnen achterhalen en hun hoeveelheid en eigenschappen in de cel kunnen manipuleren. Bij de chemici staan computers waarmee ze kunnen berekenen hoe de samenwerking tussen moleculen zal verlopen. Een ander apparaat dat de chemici inbrengen is de Ramanspectroscoop, waarmee bewegingen van het eiwit worden waargenomen. In de praktijk is de inbreng vanuit de verschillende disciplines echter niet altijd even gemakkelijk aan te wijzen. Zo doet de bioloog ook een hoop chemie, menig fysicus heel wat biologisch werk en de chemicus wat fysica en biologie.

zoeksgroep die het onderzoek verder ontwikkelt. Het is de bedoeling dat de hoogleraren komende zomer aan de slag gaan. H u n werkruimtes zullen aan elkaar grenzen, zodat er regelmatig overlegd kan worden. De scheikundigen, die tenslotte later bij de club zijn gekomen, zullen kijken in hoeverre zij kunnen aansluiten bij de plannen die de nieuwe hoogleraren ontwikkelen. In het onderzoeksvoorstel over bètacomplexiteit dat het college van bestuur onder ogen is gekomen, hebben de aanvragers niet hoeven uitweiden over het maatschappelijk nut van het onderzoek. "Dit is wetenschappelijk zo interessant dat we dat niet op hoefden te geven", zegt Westerhoff. Maar er zijn wel degelijk toepassingen, zegt hij. Zo zou meer kennis van de interactie tussen eiwitten het onderzoek naar kanker een nieuwe impuls kunnen geven. En ook de farmaceutische industrie kan met zulke kennis vooruit. Ze zou een geneesmiddel kunnen fabriceren dat precies past op de plek in het lichaam waar het z'n helende werking moet doen. Bijvoorbeeld doordat een molecuul zodanig veranderd wordt dat het een ander molecuul beter herkent. "Vroeger was men eigenlijk te bescheiden door alleen naar onderdelen van systemen te ki)ken", vindt Westerhoff. "Wij proberen te begrijpen hoe het systeem als geheel werkt. D e terechte kritiek is dan: 'Maar dat is zo moeilijk, misschien claimen jullie wel dingen te gaan doen die je eigenlijk nog niet kunt'. Dat is mogelijk, maar we gaan het proberen."

Toepassingen

Prof.dr. R. Griessen

Hoe het onderzoek naar complexe systemen op nanoschaal er precies uit komt te zien, staat nog niet vast. D e exacte invulling is voor een groot deel afhankelijk van de achtergrond van de hoogleraren die de betrokken faculteiten aantrekken. Zowel natuurkunde als biologie krijgen een nieuwe onder-

Dr. C. Gooijer

Deze tekst is geautomatiseerd gemaakt en kan nog fouten bevatten. Digibron werkt voortdurend aan correctie. Klik voor het origineel door naar de pdf. Voor opmerkingen, vragen, informatie: contact.

Op Digibron -en alle daarin opgenomen content- is het databankrecht van toepassing. Gebruiksvoorwaarden. Data protection law applies to Digibron and the content of this database. Terms of use.

Printen