"De toepasbaarheid van de zogenoemde SBD-technologie is een doorbraakin de –in planta- productie van gemodificeerd zetmeel. Dit zetmeelbiedt kansen voor toepassingen in textiel- en papierindustrie. Dure, milieuonvriendelijkeproductiestappen kunnen hierdoor worden vervangen" aldus mw. Qin Ji,die op 22 juni bij Wageningen Universiteit hoopt te promoveren.
Qin Ji heeft onderzoek verricht naar een nieuwe methode (Starch BindingDomains (SBD)-technologie) die zetmeel al tijdens de groei van de plantkan veranderen zodat het beter geschikt is voor de gewenste toepassing,direct na winning. De SBD-techniek is in de toekomst wellicht bruikbaarom op een goedkope en mileuvriendelijke manier door de plant zelf gewensteeiwitten/ enzymen/ vaccins te laten produceren voor toepassing in bijvoorbeeldde farmaceutische industrie.
Nederland is de grootste aardappelzetmeel-exporteur ter wereld. Zetmeelwordt in grote hoeveelheden gebruikt in de textiel- en papierindustrie,maar vaak moet de structuur van het uit aardappel gewonnen zetmeel viachemische of fysische bewerkingen aangepast ('gemodificeerd') worden vooroptimaal gebruik.
De Starch Binding Domains-technologie berust op het principe dat doorhet inbrengen van een specifiek genconstruct (DNA) planten speciale fusie-eiwittengaan aanmaken. Deze fusie-eiwitten bestaan uit een gewenst eiwit (bijv.een gewenst enzym) en een stukje eiwit met zetmeelbindende eigenschappen.Na binding aan de zetmeelkorrel zal het gewenste eiwit hier dus ook aande zetmeelkorrel vast zitten. Bij het groeien van de zetmeelkorrels zaler steeds meer gewenst eiwit in het zetmeel worden opgenomen. Het gewensteeiwit dat zo door de plant zelf wordt opgehoopt in de zetmeelkorrel, kande structuur van het zetmeel gunstig veranderen of kan later uit het zetmeelgewonnen worden.
Qin Ji paste deze SBD-technologie toe in zowel ‘normale’ aardappelsals in amylose-vrije mutante aardappels. Amylose-vrije aardappelplantenmaken het enzym “korrelgebonden zetmeelsynthase” niet aan.In de zetmeelkorrels van deze amylose-vrije mutanten bleken de gewenstefusie-eiwitten in veel grotere hoeveelheden op te hopen dan in de normaleaardappelplanten. Hieruit is de conclusie te trekken dat het korrelgebondenzetmeelsynthase concurreert met de zetmeelmagneet voor een bindingsplaatsaan de zetmeelkorrel.
Uit andere experimenten bleek de grootte van het zetmeelbindende eiwitbepalend te zijn voor de bindingssterkte. Hoe groter het bindende eiwit(bijvoorbeeld een fusie van twee enkelvoudige eiwitten tot ééntweevoudig molecuul), hoe beter deze bindt aan de zetmeelkorrels. In sommigegevallen wordt tegelijkertijd de werking van het gekoppelde ‘gewenste’ eiwitjuist minder. Dit is aangetoond door het luciferase-enzym te binden aande zetmeelmagneet. Luciferase katalyseert een lichtreactie die kwantitatiefte meten is. Bij grotere bindingseiwitten liep de activiteit van het luciferase-enzymin een aantal gevallen terug.
Via het ingebrachte genconstruct kan de plant in principe ook worden aangezetom het gewenste eiwit met het zetmeelbindende eiwit aan te maken in devacuoles van de plantencellen. Wanneer na de oogst de plantencellen wordenvermalen en de eiwitten uit de vacuoles in aanraking komen met zetmeelkorrelskan binding plaatsvinden.
Uit deze experimenten blijkt dat SBD-technologie grote potentie heeftbij het verbeteren van zetmeel voor bepaalde toepassingen; zowel in deplant als direct na de oogst. Deze experimenten zijn uitgevoerd in aardappel,maar zijn waarschijnlijk ook toepasbaar op andere belangrijke zetmeelgewassenzoals maïs of tarwe.
Via SBD-technologie kan een bepaalde enzymactiviteit worden ingebrachtin zetmeelkorrels, zodat deze enzymen de structuur van het zetmeel gunstigkunnen beïnvloeden tijdens de zetmeelaanmaak in de plant, waardoorchemische of fysische behandelingen in het productieproces overbodig worden.Ook kan het zetmeel in de plant worden verrijkt met gewenste eiwitten diede plant zelf aanmaakt en die er op een eenvoudige manier zijn uit te halen.
NOOT VOOR DE REDACTIE
Verdediging van het proefschrift: Microbial Starch-Binding Domainsas a Tool for Modifying Starch Biosynthesis door mw. Qin Ji vindt plaats opdinsdag 22 juni 2004 om 16.00 uur in de Aula van Wageningen Universiteit,Generaal Foulkesweg 1a, Wageningen.
Voor meer informatie: Wageningen Universiteit, Edwin Luijks, tel. 0317483915,
e-mail Edwin.Luijks@wur.nl. Inhoudelijke vragen via de co-promotor dhr.dr.ir. J. P. Vincken, tel. 0317 483998/ 482234, email JeanPaul.Vincken@wur.nl