Van hard weer naar zacht. Ig Nobelprijs voor het ontkoken van een ei

Je zou denken dat je een gekookt ei nooit weer in de vloeibare toestand krijgt. Maar sinds een publicatie in januari 2015 weten we dat zelfs een hardgekookt ei niet onaantastbaar is. Want tegen de ongenadige aanpak van een stel chemici bleek het niet opgewassen. Ze kregen er onlangs een Ig Nobelprijs voor, de prijs voor wetenschappelijk onderzoek dat je eerst laat lachen en vervolgens aan het denken zet.

22 september 2015

Om dit te krijgen moet je nog steeds een vers ei breken.Wikimedia Commons

Het was groot nieuws, begin 2015. Chemici slaagden erin een ei te ontkoken! Ook Nederlandse kranten brachten dit opzienbarende resultaat en wisten dat het zelfs zou bijdragen aan een betere en goedkopere behandeling van kanker. Toe maar. Wie de titel van de originele publicatie leest, haalt dat er niet als eerste uit. Maar de Amerikaanse en Australische onderzoekers, onder leiding van professor Gregory Weiss van de University of California, Irvine, wisten heel goed dat een verhaal over ‘opnieuw vouwen van eiwitten uit aggregaten onder invloed van afschuifkrachten’ op z’n best lauwe reacties zou oproepen. Maar dat kun je ook omschrijven als ‘het ontkoken van een ei’ – en dat vindt iedereen interessant.

Kleven

Voor alle duidelijkheid: ze hebben niet een intact rauw ei gemaakt uit een hardgekookte versie. Ze ontwikkelden een methode waarmee je veel sneller en met veel minder materiaal (en dus: goedkoper) gedenaturiseerde eiwitten herwint tijdens de grootschalige productie van eiwitten. De interesse van Weiss en collega’s ligt niet in het bereiden van eieren, maar in de industriële fabricatie. Jaarlijks worden op grote schaal allerlei verschillende eiwitten geproduceerd voor gebruik in medicijnen, voedingsmiddelen, materialen en nog veel meer. Het is een enorme sector met een jaaromzet van ongeveer 160 miljard dollar.

Hard gekookt ei(wit)

Een eiwit is een lang molecuul, dat is opgebouwd uit verschillende bouwstenen, de aminozuren. Die lange keten vouwt zich op een specifieke manier op en die vouwing is nodig voor de werkzaamheid. Denaturiseren is het proces waarbij een eiwit z’n werkzame vorm verliest. Dat gebeurt door verhitting. Maar ook door een reactie met bepaalde chemicaliën. Het eiwit ontvouwt en kleeft vast aan alle andere, eveneens ontvouwen, eiwitten in de directe omgeving waardoor een vaste massa ontstaat. Precies wat je wilt als je trekt hebt in een hardgekookt ei.

Voor de productie worden mico-organismen ingezet, vooral gist en de _E. coli_-bacterie. Zij krijgen het benodigde genetische materiaal voor het maken van het gewenste eiwit ingebracht en gaan aan de slag. Dat doen ze heel goed, maar een probleem is dat de hoge concentratie van de geproduceerde eiwitten ervoor zorgt dat ze aan elkaar gaan kleven en deels gaan ontvouwen. Om de eiwitten uit die vaste aggregaten te halen en te zorgen dat ze hun juiste vouwing weer krijgen zijn wel methoden beschikbaar, maar die vragen veel tijd, grote volumes voor het oplossen en spoelen, en de opbrengsten zijn beperkt.

De oplossing van Weiss en zijn team: de aggregaten heel hard laten ronddraaien in een glazen buisje, ofwel een Vortex Fluid Device (VFD). Door een beetje vloeistof onder een hoek van 45 graden snel rond te draaien (5000 rotaties per minuut), komt een heel dunne vloeistoffilm op de wand van het buisje. In die film ontstaat een snelheidsgradiënt en die zorgt voor afschuifkrachten waardoor de eiwitten als het ware uit elkaar worden getrokken. Eenmaal losgekomen uit de kluwen kunnen de individuele eiwitten zich weer correct vouwen en zijn ze bruikbaar. Dat vraagt uiteraard een goed proces om alles weer uit het buisje te krijgen zonder dat het ontvouwen weer begint, maar ook daar hebben Weiss en de zijnen voor gezorgd. Maar wat heeft dit alles te maken met een ei?

Kippenei

Om hun methode te testen kozen de onderzoekers voor lysozym, een eiwit dat voorkomt in het wit van een kippenei. Ze lieten het kippeneiwit flink stollen (twintig minuten verhitten bij negentig graden!) en vervolgens ging het de roterende buis in. Het resultaat mocht er zijn. De activiteit van het herwonnen lysozym was vergelijkbaar met die van een onbehandeld monster met dezelfde concentratie. Een indicatie dat vrijwel al het ontvouwen lysozym weer de correcte vorm had aangenomen. Een compleet ontkookt ei is het niet, maar desalniettemin een opvallend resultaat.

Ig Nobel Show in NEMO

Op 3 oktober wordt in NEMO de Engelstalige Ig Nobel Show gepresenteerd door de grondlegger van de Ig Nobelprijs, Marc Abrahams. Met onder andere Ig Nobelprijswinnaars van dit jaar en eerder. Bovendien zijn aanwezig het Vlaams-Nederlandse rocket science gelegenheidstrio Lieven Scheire, Diederik Jekel & Ionica Smeets. Tickets

Ook de testen met recombinant lysozym (geproduceerd door een micro-organisme) lieten zien dat de methode veelbelovend is: 82 procent van de lysomzymactiviteit werd hersteld. Tot slot waagden de onderzoekers zich aan een eiwit, caveolin-1, waarvan bekend is dat het minimaal vier dagen duurt om een klein beetje activiteit te herwinnen. De tijdswinst bleek enorm: slechts dertig minuten in de VFD leverde al meer intact caveolin-1 dan de traditionele 96 uur methode. Niet de alleen de tijdswinst is opzienbarend, de onderzoekers becijferen dat hun methode ook slechts een procent van de vloeistofvolumes vergt vergeleken met de gangbare processen. Besparingen alom dus. Maar of zich dat uiteindelijk gaat vertalen in een lagere prijs van industriële eiwitten en dus van geneesmiddelen of andere producten is nu nog niet te zeggen.

Bron