'Het idee dat enzymen slapen, gaat de bioche- mie op z'n kop zet- ten.'

Voor Alan Rowan is een biomolecuul gewoon een groot molecuul waar je net zo mee kunt spelen als met supramoleculaire bouwstenen uit een organisch chemisch lab. Het resultaat is een waaier aan verassende hybridematerialen, van enzymzeep tot virussen als katalysator. ‘Mijn promovendi klagen soms dat ik te veel ideeën heb op één dag.’

“Heel associatief denken en rare connecties maken. Een beetje als een kunstenaar.” Dat is volgens de Brit Alan Rowan, van huis uit fysisch organisch chemicus, een van de geheimen van de verrassende resultaten van zijn Nijmeegse onderzoeksgroep. Samen met zijn collega’s prof. Roeland Nolte, prof. Jan van Hest en Jeroen Cornelissen synthetiseert hij niet alleen met organische bouwstenen, maar gebruikt hij ook naar believen enzymen – al dan niet in gewijzigde vorm – en delen van eiwitcomplexen. “We zijn als chemici veel creatiever dan kunstenaars denken.”

“Ik heb veel energie en wetenschap is echt mijn passie. Misschien wel te veel. I love it and I hate it. Onderzoeker zijn is voor mij geen baan, maar meer een soort verslaving. Het slokt me helemaal op”, vertelt Rowan in een mengeling van Nederlands en Engels.

Als zoon van een chemicus wilde hij al van jongs af aan hoogleraar worden, al leek het vak van politicus of kok hem ook wel wat. In de praktijk blijkt zijn droombaan ook een keerzijde te hebben. “De werkdruk is enorm. Je moet zo veel ballen in de lucht houden dat het hoogleraarschap moeilijk met een gezin is te combineren.”

Toch blijft hij er vol voor gaan. Voor vakantie heeft hij dit jaar naar eigen zeggen geen tijd. Zijn doel: een grote nanotechnologiegroep opbouwen en daarmee vooroplopen in de wereld op een nieuw vakgebied op het grensvlak van de organische chemie, de biochemie en de biotechnologie. “We proberen over de grens van wat mogelijk is te stappen. Wat we tegenkomen is allemaal nieuw en uitdagend, vergelijkbaar met een baby die de wereld begint te verkennen.”

Wat valt er te beleven op die grensvlakken?

“Een simpele hybride kun je maken door een polymeerstaart aan een enzym te plakken, een concept van mijn collega Roeland Nolte. Je krijgt dan een hybride Dreft; een enzymzeep. Het leuke is dat je op die manier enzymen zichzelf kan laten assembleren in katalytische buisjes en vesicles. We hebben verder een zichzelf replicerende katalysator gemaakt door een lipase aan de buitenkant van de mantel van een virus te hangen.

Ook uit de DNA-machinerie van een cel halen we bouwstenen voor nieuwe hybrides. Zo hebben we van het kopieereiwit DNA-polymerase de eiwitring gebruikt die ervoor zorgt dat de DNA-machinerie niet van de DNA-streng afvalt. Die eiwitring hebben we op een synthetisch polymeer aan het werk gezet, met een nieuwe organische katalysator eraan. Hiermee kun je een synthetisch polymeer stapsgewijs ‘gecontroleerd’ in stukjes snijden via oxidatie op specifieke plekken. Mogelijk is dit in de toekomst ook te gebruiken voor andere gerichte modificaties van synthetische polymeren.”

Jullie barsten van de ideeën.

“Mijn promovendi klagen soms dat ik te veel ideeën heb op één dag. Er is vaak heel hard werk nodig om die ideeën in de praktijk te brengen. Met die eiwitring is mijn promovendus, Joost Clerx, drie tot vier jaar bezig geweest om het voor elkaar te krijgen. Maar het is prachtig dat het is gelukt, ook al vindt het nog geen directe toepassingen. Ik houd van fundamentele vragen. Ik wil weten of en zo ja, hoe iets werkt. Als je dat weet, kun je het later ook verbeteren.”

Dat verbeterwerk door een nanotechnoloog vindt het publiek maar eng.

“Ja, daar heb ik me over verbaasd. Fabrikanten spelen daar al op in. L’Oréal vermeldde op zijn potjes antirimpelcrème eerst dat er nanosomen in zaten, maar die vermelding laat het bedrijf nu achterwege.

We maakten in het verleden iets zonder goede bril. Nu is onze bril op nanoschaal veel helderder en kunnen we betere dingen maken. Dát is voor mij nanotechnologie.

Het publiek heeft echter een heel ander beeld van nanotech. Het is bang voor nanorobots die je injecteert in je lichaam en is daarmee bang voor iets dat onzin is. Mensen vragen zich af waar nanodeeltjes naartoe gaan in je lichaam en snappen niet dat alle moleculen per definitie nano zijn.”

Hoe ga je die argwaan te lijf?

“Openheid en eerlijkheid zijn belangrijk. We moeten nu niet zeggen dat het helemaal niet gevaarlijk is, ook al zijn er tot nu toe geen aanwijzingen dat nanodeeltjes giftig zijn. Het zou goed zijn als er meer onderzoek komt naar de veiligheid van nanodeeltjes, en eventuele problemen moeten we meteen openbaar maken.”

Veiligheidsonderzoek naar nanodeeltjes doet toch nog haast

niemand in Nederland?

“Dat klopt. Daarom wil ik die service zelf gaan aanbieden. Samen met de Heerlense toxicoloog Paul Borm en business consultant Rob Tweehuysen werken we aan het opstarten van een nieuw bedrijf dat Nanoserve gaat heten. Daarmee willen we nanodeeltjes karakteriseren in de lucht en aan oppervlakken.

Eigenlijk besteed ik mijn tijd liever aan promovendi. Ik stap dan ook niet voor het geld in het bedrijf, maar omdat ik het nodig vind dat dit gebeurt.”

Wat kan de KNCV op dit terrein doen?

“Via de KNCV kan ons nieuwe vakgebied een gezicht krijgen. De nieuwe Sectie Nanostructures and Self-Assembly (NSA), die is ontstaan na een fusie van de Sectie Vloeibare Kristallen en Surfactanten en de Sectie Anorganische en Fysische Chemie, biedt een mooi forum voor de discussie over nanotoxicologie. Ik stel me voor dat mensen van buiten via die sectie ook met vragen bij ons terechtkunnen. Ik ben gevraagd om hieraan mee te werken, ook al ben ik als buitenlander geen KNCV-lid. Daarom ben ik sinds een maand secretaris van NSA.”

Een enkel enzym in actie bekijken is een ander speerpunt van jouw onderzoeksgroep. Zie je dan nieuwe dingen?

“Een enzym doet het grootste deel van de tijd helemaal niets. Sommige enzymen slapen meer dan 95 procent van de tijd. Dat komt doordat een enzym in oplossing elke 35 ms van conformatie verandert, en veel van die conformaties zijn niet actief. Zo kan het zijn dat er maar drie à vier van de veertig daadwerkelijk substraat in product omzetten.

Dat zie je pas als je naar de activiteit van een enkel enzym kijkt, wat bijvoorbeeld kan door één enzym in een virusmantel te stoppen. Kijk je in de bulk naar reactiesnelheden, dan kan het best zijn dat die snelheid wordt bepaald door misschien een op de duizend eiwitten; dat de rest ‘slaapt’.”

“Die nieuwe blik op enzymen gaat de biochemie op z’n kop zetten”, zei je tijdens je lezing op de KNCV Voorjaarsbijeenkomst. Waarom?

“Biochemici hebben de afgelopen decennia veel goed werk gedaan, maar ze keken altijd naar gemiddelden. En daardoor is het effect van de conformaties buiten beschouwing gebleven.

Ik denk dat medicijnen effectiever kunnen worden door hier rekening mee te houden; door het medicijn aan een enzym in zijn meest actieve conformatie te laten binden. En misschien versterken sommige medicijnen hierdoor elkaars werking; zorgt er eentje voor de beste conformatie waarin een remmer het beste werkt.

Als je industriële enzymen actiever wilt maken, heb je trucs nodig om hun conformatievrijheid te verminderen, waardoor ze sneller terugkomen in hun actieve conformatie. We konden zelf de activiteit van waspoederenzymen honderd keer vergroten door twee thermolipases aan elkaar te koppelen. Onze hypothese is dat die enzymen daardoor gedwongen worden een meer actieve conformatie aan te nemen.”

Waarom ben je als Brit aan de Nijmeegse universiteit verknocht geraakt? Voor het geld zul je het niet hoeven te doen, want je kunt elders vast meer verdienen.

“De infrastructuur en de samenwerkingsmogelijkheden zijn hier heel goed. Als je uit het raam kijkt, zie je het High Field Magnet Laboratory, met magneetvelden tussen de 33 en 60 Tesla. En met een subsidie van 35 miljoen euro wordt hier binnenkort een teraHertzlaser neergezet. Die combinatie van apparatuur is uniek in de wereld.

Verder zitten hier chemici, natuurkundigen en biologen bij elkaar in het gebouw. Veel ideeën uitwisselen vind ik heel belangrijk. Ons nieuwe gebouw faciliteert dat enorm door zijn open opzet en met al zijn glazen deuren. De drempel om bij iemand binnen te stappen is heel laag. Er heerst hier ook heel erg de mentaliteit dat interfaces interessant zijn.”

Baal je nooit van die glazen deuren?

“Door die glazen deuren kan altijd iemand je kamer binnenkomen als die ziet dat je niet in gesprek bent. Dat maakt het leven leuk, want het is een enorme stimulans voor samenwerking. Het nadeel is dat je altijd beschikbaar bent en dat je schrijf- en corrigeerwerk haast alleen ’s avonds en in de weekenden kunt doen.”

Had je door je Vici-subsidie van drie jaar geleden niet even wat minder zorgen over het binnenhalen van geld gehad?

“Vici is een mooie subsidie, maar voor 1,2 miljoen kun je slechts drie promovendi of postdocs aanstellen. Je bent als hoogleraar steeds weer hard bezig om meer onderzoeksgeld binnen te halen in zowel Nederland als in de rest van Europa. Het is een soort neverending story.”

Je bent zelf ook niet snel tevreden.

“Ik zou natuurlijk zelf ook met een kleinere groep tevreden kunnen zijn, maar als je internationaal succes wilt hebben, heb je een grote groep nodig. Bij Nederlandse groepen die wereldberoemd zijn, werken soms wel zeventig mensen. Zelf heb ik nu een groep van twintig mensen. En laten we eerlijk zijn: ik heb er ook wel veel lol in. Ik zit boven in de boom en heb het geluk dat ik elke dag met jonge, slimme en dynamische mensen mag werken.

Ik zou wel graag wat meer tijd hebben om ongestoord na te denken en aan mijn promovendi te besteden. Ze worstelen veel in hun eentje. Ik vind het mooi om hen te zien groeien als wetenschapper. Dat doen ze vooral zelf; ik begeleid ze een beetje.”

Zou je minder tijd kwijt willen zijn aan het schrijven van subsidie-

aanvragen?

“Nee, met je onderzoeksvoorstel de competitie met anderen aangaan is een goede zaak. Er is genoeg geld in Nederland en we doen goed onderzoek.”

Hoe zou jij de werkdruk dan het liefst omlaag brengen?

“Ik ben voorstander van een graduate school zoals op het MIT, waarbij hoogleraren alleen in de master- en promotiefase betrokken zijn bij het opleiden van een nieuwe generatie onderzoekers. In de bachelorfase krijgen studenten dan les van mensen die vooral goed zijn in onderwijs geven en de studenten de basics kunnen leren. Maar dit idee is in Nederland heel controversieel.”

FEITELIJK

Alan Rowan

  • promotie in de fysische organische chemie, Universiteit van Liverpool
  • postdoc in de supramoleculaire chemie aan de Universiteit van Otago, Nieuw-Zeeland
  • achtereenvolgens Marie Curie Fellow, universitair docent en universitair hoofddocent, Radboud Universiteit Nijmegen
  • Vici-subsidie van NWO
  • 2005-heden hoogleraar moleculaire materialen,
  • Radboud Universiteit Nijmegen

Bron: C2W life scoences 16, 30 augustus 2008

Onderwerpen