Virus wordt actieve nanokatalysator

Virus wordt actieve nanokatalysator
kennislink.nl, 4 april 2007
Onderzoekers van de Radboud Universiteit (RU) hebben een aardappelvirus van actieve enzymen voorzien,
waarbij de enzymen netjes gerangschikt op het oppervlak van de virusmantel zitten. "Grote moleculen strak
organiseren op een oppervlak is iets waar de hele chemische wereld op zit te vlassen"', stelt professor Jan van
Hest van het Institute for Molecules and Materials bij de RU. "Ons is het nu gelukt." Het gemodificeerde virus
blijkt zichzelf te vermenigvuldigen en zo maakten de Nijmegenaren in feite een zichzelf replicerende
nanokatalysator.
De Radboud Universiteit bracht het nieuws deze week naar buiten, maar het vakblad Nature Nanotechnology zette al op 25
maart een wetenschappelijke publicatie van de groep van Van Hest online.
De Nijmeegse onderzoekers rapporteren dat ze een aardappelvirus door aanpassing van het genetisch materiaal kunnen
aanzetten tot de vorming van enzymen. Deze komen op de virusmantel te zitten, waar ze keurig hun werk blijken te doen. De
gemodificeerde virussen zijn dus actieve katalysatoren geworden die in principe zijn in te zetten in (bio)chemische processen.
Voor chemici zijn virussen prachtig georganiseerde nano-objecten die ze goed kunnen gebruiken als minireactorvaten of nanostellages.
Een virus bestaat uit een pakketje genetisch materiaal (RNA) met een eiwitmantel eromheen. In Nijmegen wordt een aardappelvirus
gebruikt met een mantel van 1270 identieke eiwitten.
Hoogleraar Jan van Hest meldt in het Nijmeegse nieuwsbericht dat de onderzoekers via 'slim mengen' oppervlaktes denken te
kunnen maken waar verschillende enzymen naast elkaar zitten. Het voordeel daarvan is dat aan het virusoppervlak
opeenvolgende reactiestappen naast elkaar kunnen plaatsvinden. Daarmee verloopt de reactie veel efficienter dan wanneer een
enzymenmengsel 'los' in een reactor zit.
"In de natuur werkt dat ook zo", aldus Van Hest. "Je ziet dan bijvoorbeeld drie stappen in de afbraak van voedingstoffen na
elkaar plaatsvinden met een grote efficiëntie."
Katalysatorfabrieken
Het vervaardigen van de nanokatalysatoren laten de Nijmegenaren aan de natuur over. Het genetisch veranderde virusmateriaal
blijkt zich namelijk te vermenigvuldigen in bepaalde tabaksplanten. Als er in deze katalysatorfabrieken voldoende virus is
aangemaakt, is het een kwestie van oogsten en schoonmaken. Daarna kunnen de chemici het virus als nanokatalysator
gebruiken.
Wie bang is dat het virus zichzelf onbeheersbaar gaat vermenigvuldigen en de natuur of de mens schade aandoet, wordt door
Van Hest gerustgesteld: "Het virus reproduceert zich alleen in tabaksplanten die in gecontroleerde, beschermde
omstandigheden groeien. Bovendien verdwijnen de extra aangebrachte eigenschappen al vrij snel weer uit het erfelijke materiaal
van de virus. Het repareert zichzelf als het ware. Zelfs al zou het virus kunnen ontsnappen, dan ontsnapt er feitelijk een gewoon,
bekend virus. Buiten de plant kan het virus niks."
Prof.dr.ir Jan van Hest doet onderzoek op het grensgebied van de organische chemie, biologie en fysica, en dan
met name het materiaalonderzoek en de life sciences. Zijn onderzoek is gericht op ontwerp, synthese en de
fysische eigenschappen van moleculen en molecuulsystemen. Kennis hierover is van belang voor het
ontwikkelen van nieuwe materialen (zoals bio-afbreekbare verbindingen), nieuwe medicijnen en varianten van
natuurlijke stoffen als suikers, aminozuren of eiwitten.