VET EN SUIKER STARTEN SAMEN DE PRODUCTIE VAN CELLULOSE

Planten beginnen de opbouw van cellulose, de stof die alle planten stevigheid geeft, door glucose aan een cholesterol-achtige stof te koppelen. Wetenschappers van een Californische universiteit en een Amerikaans en een Japans onderzoeksinstituut ontdekten dit doordat ze de eiwitten die de cellulose verder opbouwen, in het laboratorium op gang hielden (Science, 4 jan.).

Cellulose is een belangrijk molecuul, want het omhult elke plantencel, van mos tot sequoia. De helft van alle koolstofatomen in de biosfeer ligt vast in cellulose. Ook voor mensen is cellulose belangrijk: het is al eeuwen de basis van papier, hout en katoen.

De ontdekking van een basisstof voor celluloseproductie is opvallend, omdat de productie van dit polymeer moeilijk te onderzoeken is. Cellulose wordt gemaakt door eiwitten in het celmembraan, de dunne `huid' die elke cel omhult. Deze eiwitten, cellulose-synthases genaamd, zetten de cellulose af aan de buitenkant van het membraan, zodat daar de stevige celwand wordt opgebouwd. De cellulose-synthases werken alleen goed in groepjes van zes. Die clusters zijn zo instabiel dat de meeste pogingen om ze in het lab te isoleren en te laten werken op niets uitlopen. De Amerikaanse en Japanse onderzoekers stopten daarom delen van katoen-celmembranen in de reageerbuis.

De onderzoekers ontdekten dat het eerste glucosemolecuul van de celluloseketen bindt aan bèta-sitosterol, een vetachtig molecuul dat verwant is aan cholesterol (en als grondstof dient voor cholesterolverlagende margarines). Aan deze verbinding van sitosterol en glucose, het sitosterol-bèta-glucoside (SG) maken de cellulosesynthases vervolgens de volgende glucose-moleculen vast.

Het lukte de onderzoekers overigens niet om op deze manier hele celluloseketens te maken in de reageerbuis. De cellulose-synthases in die membranen werkten in het lab nog steeds niet optimaal: ze konden maar drie extra glucosemoleculen aan SG vastplakken. De cellulose-synthases missen in het laboratorium blijkbaar andere stoffen.

Het bèta-sitosterol blijft niet verbonden met de cellulose. De onderzoekers ontdekten welk enzym verantwoordelijk is voor het losmaken: het Kor-enzym, een eiwit dat al eerder in verband was gebracht met cellulose-synthese. Dit enzym is essentieel voor de groei van planten, vandaar de naam Kor van korrigan (Bretons voor kabouter): planten met een mutatie in het Kor-gen blijven klein. Hoe Kor zorgt voor het afstoten van sitosterol weten de onderzoekers niet.

Een fabriek voor de kunstmatige synthese van cellulose is door dit onderzoek nog niet veel dichterbij gekomen. In de schaarse proeven waarin het lukte om in het laboratorium cellulose te maken, waren de geproduceerde hoeveelheden erg klein. Zonder de cellulose-synthases lukt het nog niemand om glucose tot cellulose op te bouwen.