Groningse onderzoekers is het gelukt om een adenosinetrifosfaat-(ATP)-productiesysteem te ontwikkelen voor gebruik in een synthetische cel, is in een artikel in Nature Communications te lezen.

Het onderzoeksteam van hoogleraar biochemie Bert Poolman is erin geslaagd om in een vetblaasje, een soort primitieve ‘cel’, werkende ATP-productie te realiseren. Niet alleen dat, maar diezelfde cel gebruikt de geproduceerde ATP ook om een transporteiwit aan te sturen.

Poolman en zijn team zijn onderdeel van een Nederlands consortium (BaSyC) dat samenwerkt om een levende, synthetische cel bottom-up te realiseren. De Groningers hebben zich op het energiesysteem en de fysisch-chemische homeostase van de cel gestort.

In eerdere projecten waren alle onderdelen voor de ATP-huishouding wel in de cel aanwezig, maar stelde zich een evenwicht in waardoor de productie tot stilstand kwam. De onderzoekers wilden daarom bij evenwicht vandaan blijven, net als dat in levende cellen het geval is. Dat kregen ze voor elkaar door een transport eiwit in het systeem te brengen. Ze kozen voor een transportsysteem dat het substraat arginine naar binnen en het product ornithine naar buiten liet.

De energie die vrijkomt bij de transitie van arginine naar ornithine gebruikte het eiwit om van ADP (adenosinedifosfaat) ATP te synthetiseren. De afvalproducten, ammonium en CO₂, verlieten de cel via het membraan. Het exporteren van ornithine stimuleerde de import van arginine, waardoor de ATP-machine bleef draaien. De ‘cel’ gebruikt het geproduceerde ATP vervolgens om de ionhuishouding te regelen.

De Groningers hebben dit systeem in elkaar gezet met van tevoren gemaakte biochemische bouwstenen. Maar uiteindelijk moet de synthetische cel dat zelf kunnen. Andere groepen in Nederland zijn bezig om alle verschillende modules te programmeren in artificieel DNA, zodat de synthetische cel onder andere het ATP-systeem en het transporteiwit zelf kan maken en uiteindelijk een volledige cel kan nabootsen.

Ook al is die volledige cel nog ver weg, de onderzoekers hebben al wel een andere toepassing voor het ATP-systeem: het bestuderen van ATP-afhankelijke processen en membraantransport.