Hoe de ademhaling van bacteriën kan bijdragen aan duurzame energie en nieuwe antibiotica
Hoe ademen bacteriën? Die vraag is het levenswerk van biochemicus Lars Jeuken. En verrassend relevant: onderzoek naar de ademhaling van bacteriën helpt bij ontwikkelingen op het gebied van duurzame energieopwekking en de aanpak van antibioticaresistentie.
Twintig jaar geleden begon de carrière van Lars Jeuken, hoogleraar Biofysische Chemie, met onderzoek naar de werking van eiwitten, gedreven door een fundamentele wetenschappelijke nieuwsgierigheid. Dat groeide uit tot onderzoek met mogelijke toepassingen voor een aantal grote maatschappelijke uitdagingen. ‘Elke keer als ik iets tegenkom wat we nog niet weten, word ik daardoor aangetrokken’, zegt Jeuken die op 25 september zijn oratie houdt. Zo kwam hij uiteindelijk terecht bij eiwitten die betrokken zijn bij de ademhaling, of nauwkeuriger gezegd respiratie (zie kader), van bacteriën.
Wat is respireren?
Met respireren wordt in de biochemie een reeks reacties bedoeld waarmee cellen energie omzetten uit voedsel. Mensen hebben daar zuurstof voor nodig, maar veel bacteriën kunnen in plaats daarvan andere moleculen gebruiken.
Nieuwe antibiotica
Een van de maatschappelijke uitdagingen waar Jeuken zich mee bezighoudt, is antibioticaresistentie. Met collega’s onderzoekt hij of het mogelijk is de respiratie van bacteriën te verstoren, zodat bacteriën afsterven. Op die manier zouden bijvoorbeeld infectieziektes behandeld kunnen worden. ‘We kijken naar kleine stukjes van het respiratieproces en onderzoeken hoe we de activiteit daarvan kunnen stoppen. Die kennis kan uiteindelijk door andere onderzoekers en bedrijven worden gebruikt en hopelijk in de toekomst bijdragen aan nieuwe medicijnen.’
Duurzame energie
Daarnaast kijkt Jeuken ook naar een hele andere toepassing van de respiratie van bacteriën: duurzame energietechnologieën. Met collega’s onderzoekt hij hoe zonlicht kan worden omgezet in brandstoffen zoals waterstof.
Daarbij laat hij zich inspireren door planten die met behulp van zonlicht energie produceren, een proces dat fotosynthese wordt genoemd. De verschillende stappen van fotosynthese vinden op afgescheiden plekken plaats in de bladgroenkorrels van planten. De onderzoekers gebruiken dat ontwerp voor hun kunstmatige systeem.
In hun systeem werken meerdere eiwitten uit het ademhalingssysteem samen met synthetische nanodeeltjes, die dezelfde eigenschappen hebben als materialen in zonnepanelen. De ademhalingseiwitten maken waterstof en scheiden deze van de nanodeeltjes in aparte microscopische vakjes, net als in de bladgroenkorrels. ‘Als we deze onderdelen belichten produceren ze waterstof. Het rendement is nog heel laag, maar ik hoop dat deze experimenten bijdragen aan het efficiënt omzetten van zonlicht in duurzame brandstoffen.’
Nieuwsgierigheid als drijfveer
Nieuwsgierigheid is Jeukens belangrijkste drijfveer. Daarbij gaat het hem niet alleen om grote wetenschappelijke en maatschappelijke vragen. ‘Als ik iets tegenkom in de literatuur waarvan ik het idee heb dat het niet helemaal klopt, wil ik dat uitzoeken. En als een student binnenkomt met een vraagstuk en we lossen dat op, ben ik helemaal blij. Ook als een oplossing het onderzoeksveld niet verandert, houdt dit het onderzoek van dag tot dag interessant.’
Delen van kennis
Naast onderzoek vindt Jeuken het belangrijk en leuk om les te geven aan studenten en wetenschap toegankelijk te maken voor een breed publiek. ‘Als je mij vraagt waarom ik mijn bed uitkom, dan horen deze twee daarbij.’ Hij werkt onder andere mee aan het Junior Science Lab, Meet the Professor en de WetenschapsWarenMarkt. ‘Het delen van kennis is een van de mooiste onderdelen van het werk aan de universiteit.’
Oratie
Lars Jeuken houdt zijn oratie 'Op jacht naar energie: bacteriën buiten adem' op 25 september in het Academiegebouw in Leiden.