Persbericht
31 december 2003, nr. 094
Onderzoekers vinden plantaardig eiwit in dierenrijk
Wetenschappelijk onderzoekers van het Laboratorium voor Nematologie
van Wageningen Universiteit hebben in samenwerking met collegas van de
Katholieke Universiteit Nijmegen en het Schotse onderzoeksinstituut
SCRI een eiwit ontdekt in een aaltje, waarvan tot nu toe gedacht werd
dat het alleen in het plantenrijk voorkwam. Het wormpje gebruikt het
eiwit als gereedschap om door de stevige celwanden van planten heen te
dringen. Voor het eerst is aangetoond dat ook dieren in staat zijn om
eiwitten uit te scheiden die celwanden losser maken. De onderzoekers
publiceren hun ontdekking in het gezaghebbende tijdschrift Nature van
deze week.
Plantencellen worden bijna altijd omgeven door een celwand die als een
rigide korset de cellen nauwelijks bewegingsvrijheid biedt. Het
plantaardige eiwit dat het onderzoeksteam in het aaltje (of nematode)
ontdekte is een zogenoemd expansine. Planten maken expansines aan om
de stugge celwanden te versoepelen, bijvoorbeeld om de cellen na
deling de gelegenheid te geven zich te strekken, om pollenkorrels in
de stempel te laten doordringen en voor het zacht worden van rijpe
vruchten. Het expansine dat de onderzoekers in het aaltje aantroffen
heeft geen interne functie; deze dieren hebben simpelweg geen
celwanden. Het aaltje maakt het eiwit dan ook aan om zijn
voedingsbron, plantenwortels, binnen te dringen.
Het expansine werd aangetroffen in het in de Nederlandse
aardappelteelt gevreesde aardappelcystenaaltje. Dit wormpje kruipt
door de grond totdat het een geschikte plantenwortel vindt. Vervolgens
moet het aaltje de plantenwortel zien binnen te dringen. Dat is niet
eenvoudig aangezien de wortelcellen zijn omgeven door een solide
celwand die voor een worm met een lengte van slechts 0,4 mm een
formidabele barrière vormt. Om deze desondanks te penetreren
perforeert de nematode de celwand. Op moleculair niveau verbreekt het
expansine in het speeksel van het aaltje talrijke verstevigende
waterstofbruggen in het dichte netwerk van suikerpolymeren waaruit de
celwand is opgebouwd. Als resultaat schuiven de langgerekte polymeren
over elkaar heen, zodat de structuur losser en opener wordt.
Tegelijkertijd scheidt het wormpje een heel scala aan eiwitten uit die
de celwand vervolgens afbreken. Waarschijnlijk zorgt het expansine
ervoor dat deze enzymen veel efficiënter hun werk doen. Het voorkomen
van expansine verklaart waarom het aardappelcystenaaltje met een
relatief hoge snelheid de plantenwortel kan binnendringen.
Door de ontdekking moet het denkbeeld dat dieren zelfstandig niet of
nauwelijks celwanden kunnen afbreken op de helling. De meeste
planteneters zijn niet in staat om celwanden in hun menu te verteren.
Sprinkhanen bijvoorbeeld leven van de sappige inhoud van de cellen die
bij elke beet vrijkomt. De ongeschonden bladstukjes daartussen worden
niet benut. Deze inefficiëntie verklaart waarom sprinkhanen zo veel
bladmateriaal eten.
Koeien, geiten en schapen hebben micro-organismen in hun maag die
celwandafbrekende enzymen uitscheiden. Dankzij deze symbionten kunnen
deze zoogdieren efficiënt plantencellen openbreken. Ook kunnen ze de
energie en de voedingsstoffen die in plantencelwanden ingesloten
liggen benutten. Mensen maken geen gebruik van de voedingswaarde van
plantencelwanden die slechts een belangrijke component van de
ontlasting vormen.
De onderzoekers hebben bij andere aaltjessoorten al mogelijke
expansines gevonden. De kans is groot dat dergelijke eiwitten
binnenkort ook worden aangetroffen in schimmels die op planten
parasiteren.
Wageningen Universiteit