Rups met uniek anti-vrieseiwit overleeft -30° celsius

De rups Choristoneura fumiferena, die een plaag vormt in Canadese naaldbossen, kan bijzonder goed tegen de kou. Op het puntje van een dennenaald, ingepakt in een zelfgesponnen zijdetentje, overleeft hij barre winters met temperaturen van maar liefst min dertig graden Celsius.

De rups kan deze extreme koude doorstaan dankzij een zeer efficiënt antivrieseiwit dat ijsvorming in het lichaam voorkomt. Canadese onderzoekers isoleerden het gen voor dit anti-vrieseiwit en constateerden dat het rupseneiwit tien tot dertig keer efficiënter werkt dan de bekende anti-vrieseiwitten van vissen uit de ijskoude poolzeeën. (Nature Biotechnology, september).

Het anti-vrieseiwit uit de rups veroorzaakt al bij een concentratie van 1 milligram per milliliter een vriespuntverlaging van vier tot vijf graden. De anti-vrieseiwitten uit vissen geven een vriespuntverlaging van niet meer dan een graad, bij een tien keer zo hoge concentratie. Microscopische videobeelden leerden dat de ijskristallen in een koude oplossing met rupseneiwit een andere vorm hebben dan in een koude oplossing met visseneiwit. Uit de aminozuurvolgorde leidden de onderzoekers af dat het rupseneiwit meer plaatsen heeft die aan ijskristalletjes kunnen binden. Dat zou zijn hogere efficiëntie kunnen verklaren.

Het is nog een raadsel hoe de rups in de evolutie aan zijn anti-vrieseiwit is gekomen. Er zijn in de data-banken geen verwante eiwitten gevonden. Bij veel andere anti-vrieseiwitten is dat wel het geval. Zo zijn sommigen van de antivrieseiwitten uit vissen waarschijnlijk geëvolueerd uit het eiwitknippend enzym trypsinogeen, gezien hun verwantschap daarmee. Bepaalde antivrieseiwitten uit koude-resistente planten, zijn verwant aan eiwitten die giftig zijn voor belagers. Het rupseneiwit is ook niet verwant aan het onlangs geïsoleerde anti-vrieseiwit van de meeltor Tenebrio molitor. Dit doet vermoeden dat koude-resistentie een zo belangrijke eigenschap is voor organismen, dat anti-vrieseiwitten vaker in de evolutie zijn ontstaan.

Het antivrieseiwit opent nieuwe markten, zo hopen de onderzoekers. Biotechnologen kunnen het anti-vriesgen bij de rups blokkeren en met koude-gevoelige rupsen de rupsenplaag in de Canadese bossen proberen te bedwingen. Met het rupseneiwit zelf is ingevroren bloed of ingevoren voedsel te beschermen tegen ijsvorming. Nu wordt daar soms anti-vrieseiwit uit vissen voor gebruikt.