Peroxisomen voor scholieren

Peroxisomen zijn organellen die in alle eukaryote organismen (planten, dieren, schimmels) voorkomen en een grote diversiteit aan functies hebben. Ze vormen een belangrijk onderdeel van elke cel. Voor de mens zijn peroxisomen essentieel en hun afwezigheid door bijvoorbeeld een foutje in het erfelijke materiaal (een zogenaamde mutatie in het DNA) leidt tot ziektes die vaak een vroegtijdige dood tot gevolg hebben.

Een enkele membraan scheidt de peroxisomale inhoud, ook wel de matrix van het peroxisoom genoemd, van de rest van de cel. In de peroxisomale membraan bevinden zich membraaneiwit complexen die zorgen voor de opbouw van het peroxisoom. Deze eiwitcomplexen transporteren enzymen vanuit het cytosol naar de matrix waar ze de belangrijke functies van het peroxisoom uitvoeren. Ze breken bijvoorbeeld lange vetzuren af die je via de voeding binnen krijgt. Ook maken zij de speciale fosfolipiden die nodig zijn voor de vorming van membranen in het zenuwstelsel. Verder bevat het peroxisoom enzymen die giftige stoffen, zoals waterstofperoxide, kunnen maken maar ook weer veilig kunnen afbreken. Met al deze belangrijke functies is het peroxisoom een echte multi-tasker en nog steeds worden nieuwe peroxisomale functies ontdekt die vaak specifiek blijken te zijn voor het organisme waarin ze gevonden worden.

De cel kan snel nieuwe peroxisomen produceren wanneer deze nodig zijn. Het is bijvoorbeeld belangrijk dat, wanneer een cel gaat delen, ook de dochtercel een peroxisoom krijgt. Om een peroxisoom te maken, heeft de cel twee mechanismen tot zijn beschikking. Ten eerste kan een volgroeid peroxisoom zich vermenigvuldigen door te delen. Speciale delingseiwitten binden dan aan de peroxisomale membraan en zorgen voor de afsnoering van een nieuw peroxisoom. Daarnaast kunnen peroxisomen ook nieuw gemaakt worden uit kleine pre-peroxisomale blaasjes. Het is echter nog grotendeels onbekend waar deze blaasje vandaan komen en hoe ze precies uitgroeien tot volwassen peroxisomen. Vast staat wel dat dit mechanisme erg belangrijk is voor wanneer de cel per ongeluk geen peroxisoom meer bevat en dus een alternatief nodig heeft voor het maken van nieuwe peroxisomen.

In onze onderzoeksgroep gebruiken we de gistcel als model organisme om de vorming, deling en functies van peroxisomen te onderzoeken. Gisten zijn ééncellige schimmels, die gemakkelijk kunnen worden gekweekt in een laboratorium. Ze worden onder anderen gebruikt bij de bereiding van brood en het brouwen van bier. Gisten kunnen veel stoffen als voedingsbron gebruiken. Behalve op suikers (glucose), kunnen ze ook groeien op glycerol, methanol of oliezuur (olijfolie). Slechts enkele van deze stoffen (bv. methanol en oliezuur) worden door enzymen in peroxisomen afgebroken. Daarom kunnen gistcellen die door een mutatie in het DNA geen peroxisomen meer kunnen maken nog wel groeien op glucose als voedingsstof, maar niet meer op methanol of oliezuur.

Door deze mutaties in het DNA op te sporen kunnen we de genen, en daarmee de eiwitten, die nodig zijn om peroxisomen te maken identificeren. Omdat deze genen erg gelijk zijn gebleven tijdens de evolutie, lijken ze in de meeste organismen veel op elkaar waardoor we gemakkelijk dezelfde genen in de mens kunnen vinden. Deze informatie is belangrijk om ziektes te begrijpen die worden veroorzaakt door niet functionerende peroxisomen en zo mogelijk medicijnen of therapieën te ontwikkelen.