Ode aan een bacterie
13 november 2020 00:00“O, Thermus aquaticus”, denk ik wel eens, “als je eens wist hoe vaak er van jouw diensten gebruik gemaakt wordt tegenwoordig, met al die duizenden coronatesten elke dag weer!” Thermus weet het zelf niet want ze is een bacterie, erg bekend onder biologen, en een hele speciale want ze is zeer goed bestand tegen hoge temperaturen. Ik noem haar zij, maar je mag ook hij zeggen, want van bacteriën bestaan geen mannen en vrouwen. Ze werd voor het eerst geïsoleerd uit een heetwaterbron in Yellowstone Park waar ze heel goed gedijt bij 70 graden Celsius en het mag ook 80 zijn, zelfs 90 overleeft ze.
Uit deze bacterie is een eiwit geïsoleerd, een enzym dat met behulp van onderdelen een DNA-molecuul in elkaar kan knutselen, als je hem er een voorbeeld bij geeft. Omdat het enzym ook gaat werken met de stukken die het zelf produceert gaat de reactie steeds sneller. Het werkt als een kopieerapparaat waarbij je de kopieën steeds automatisch naar de invoer terugstuurt. Dan krijg je een kettingreactie. Binnen een uurtje kun je één exemplaar DNA vermenigvuldigen tot een paar miljoen identieke kopieën. Die kun je dan zichtbaar maken, wat met dat ene molecuul niet lukt.
Dit procedé, met een mooi woord polymerasekettingreactie (afgekort PCR) genoemd, wordt op zeer grote schaal in biologische laboratoria over de hele wereld toegepast. Zelfs middelbare scholen hebben tegenwoordig een “PCR-apparaat” op hun lab staan. Alle levende organismen hebben zo’n enzym, maar het enzym van Thermus aquaticus is bijzonder omdat het zo goed bestand is tegen hoge temperaturen. Dat betekent dat je de reactie kunt laten lopen bij temperaturen waar normale enzymen het laten afweten. Bovendien heb je een hoge temperatuur nodig om het DNA open te vouwen. Dat gebeurt in levende cellen met behulp van een hele batterij andere enzymen, maar als je de reactie in een reageerbuis doet werkt het veel makkelijker als je de temperatuur even verhoogt. Normaal zou een eiwit dan kapotgaan, maar het enzym van Thermus aquaticus is daar tegen bestand. De methode is ontwikkeld in de jaren zeventig van de vorige eeuw en de Amerikaanse biochemicus Kary Banks Mullis kreeg er in 1983 de Nobelprijs voor.
Het enzym van Thermus aquaticus wordt door biologen liefkozend “Taq” genoemd. “De Taq is bijna op!” kan het op het laboratorium klinken. Dan moet het bijbesteld worden. Het eiwit wordt niet uit Thermus zelf geïsoleerd maar het gen dat voor het eiwit codeert is overgezet naar een andere bacterie die je goed kunt kweken. Die bacterie, de genetisch gemodificeerde gastheer, maakt het enzym voor je, en masse, in een bioreactor. De bedrijven die Taq leveren maken overuren op dit moment want de meest betrouwbare coronatest is erop gebaseerd, de PCR-test. Wat je doet is uit een beetje neusslijmvlies het erfelijk materiaal van het virus oppikken. Omdat de PCR minieme hoeveelheden eindeloos kan vermenigvuldigen is het een zeer gevoelige test en als je hem goed uitvoert ook zeer betrouwbaar.
Maar dit alles gebeurt zonder dat Thermus het zelf weet. Haar DNA is geroofd, in een andere bacterie overgezet die goede sier maakt met de productie. Wat zou ze ervan vinden? De directie van Yellowstone Park maakte er indertijd een punt van. De bedrijven die het enzym maken met biotechnologische middelen hebben natuur-informatie die aanwezig was in Yellowstone Park ten behoeve van hun eigen winst “gestolen”. Het laat ook zien hoe wij in de moderne maatschappij afhankelijk zijn van wat de natuur ons levert. Maar in plaats van moeilijk te doen over de octrooirechten vraag ik vandaag uw eerbiedige aandacht voor Thermus aquaticus, bacterie van niveau, die ons geholpen heeft met de biotechnologie, de forensische wetenschap en nu onze partner is in de strijd tegen corona. Bedankt Thermus, dat we gratis gebruik mogen maken van je mooie enzym. We denken af en toe aan je.
