Bijvoet Centrum deelt succesformule op internet

Sinds het Nucleair Magnetische Resonantie-team van het Utrechtse Bijvoet Centrum zijn eigen receptuur om de werking van eiwitten te doorgronden aan andere Europese chemische labs heeft onthuld, is ook de eigen publicatieoogst vergroot.

“Toen ik in De Uithof begon”, zegt de kersverse winnaar van de Europese Excellent Science-Prijs Alexandre Bonvin terwijl hij de trap afloopt van het Bloembergengebouw, “stond hier ergens geloof ik nog de keet van het universiteitsblad en de academische drukkerij. De metingen die we hier nu doen aan eiwitten zijn zo gevoelig, dat we in dit gebouw geen lift kunnen hebben.”
Bonvin leidt me een grote zaal in en wijst naar drie grote ketels, waaromheen groepjes onderzoekers samendrommen. Binnenin de ketels zijn de magneetvelden zo sterk dat de respons van het monster op radiogolven kan onthullen op welke afstand atomen in de moleculen van elkaar af zitten. Bonvin pakt een dun transparant reageerbuisje. “Hierin zit nu gezuiverd eiwit, maar over een paar jaar zullen we routinematig levende cellen erin stoppen. Dan staat hier een zo sterke magneet van 1200 megahertz, dat je eiwitten echt als nanomachines in hun natuurlijke omgeving aan het werk kunt zien.”
Want het gaat Bonvin om het doorgronden van het spel tussen de biomoleculen, de eiwitten, in hun natuurlijke omgeving. Dat spel in en op de cel wordt gedreven door hele zwakke wisselwerkingen. En die zijn het allermoeilijkst te meten. “Bij een medicijn bijvoorbeeld plak je al een stofje voor altijd en eeuwig aan een molecuul vast. Het hele lichaam met al zijn aansturingen en regelingen werkt echter subtieler, met koppelingen die open en dicht gaan. Minuscule veranderingen in een molecuul kunnen daarvoor verantwoordelijk zijn. Een kersverse ontdekking in ons lab is bijvoorbeeld dat een piepkleine wijziging in één enkel chemisch zijketentje van een aminozuur bepaalt of hij wel of niet zal binden aan zo’n twintig andere eiwitten.”
Europees netwerk
Bonvin leidt me een volgende kamer in. In een kast is een lange rij processoren aan de flitsende lichtjes te zien hard aan het rekenen. “En hier”, wijst hij, “heb je onze nieuwe bron van wetenschappelijke publicaties. Hierop draait immers onze website Haddock, waarmee andere onderzoekers ontdekkingen kunnen doen. Haddock is al 800 keer geciteerd. Zo’n honderd nieuwe opgehelderde eiwitten in de Protein Data Bank (PDB) zijn erop gebaseerd. Zoekt iemand contact voor ondersteuning, dan kom je ook weer als co-auteur bij hun publicatie. In ons vak helpt het aantal publicaties en citaties je bij het krijgen van geld voor vervolgonderzoek. Het onderzoek hier loopt dus uitstekend.”
Bonvin zette zes jaar geleden de stap om in het vaarwater van de hoge-energie-fysici van CERN het Europese computernetwerk Geant te benutten voor simulaties aan eiwitten. De software die ervoor zorgt dat de computers in zo’n Grid elkaar begrijpen, de zogeheten middleware, lag immers al helemaal klaar. “Toen ging meer dan 90 procent van de beschikbare rekenkracht op het Europese Grid op aan het vinden van het Higgs-deeltje. Nu het gevonden is, laten steeds meer chemici hun simulaties van de werking van de nanomachines van de natuur op het Grid draaien. Die kosten ook enorme rekenkracht.
In Brussel, bij het kantoor van Neelie Smit Kroes om precies te zijn, was budget beschikbaar om de bestaande internetinfrastructuur zo in te richten dat talent in heel Europa kan worden ontgonnen. Het eenzame chemische genie in een labje diep in de uiterste hoek van Portugal moest bij wijze van spreken over dezelfde middelen kunnen beschikken als een topprofessor in een vooraanstaand onderzoekscentrum als het Bijvoet.
“Tot nu toe beschikten met name grote onderzoekscentra over de kennis en faciliteiten om nieuwe fundamentele ontdekkingen te doen. Met het e-WeNMR-netwerk krijgen ook andere Europese onderzoeksgroepen toegang tot hoogstaande onderzoeksfaciliteiten en rekenkracht. Kijk, wij hadden zelf die rekenkracht en NMR-machines al in huis, maar met Europese subsidies hebben we al onze kennis in eenvoudig te bedienen webpagina’s op het Grid uitgestald. Trouwens, je moet wel wetenschapper zijn hoor, om erbij te kunnen. Bedrijven die bijvoorbeeld naar nieuwe medicijnen zoeken, komen er echt niet zomaar bij, vanwege licentierechten.”
Topsimulatie
Het wetenschappelijke succes dat volgde op de instelling van het netwerk, leverde Bonvin vorige maand in Brussel de Excellent Science-prijs op. Ondertussen is in Geneve bijvoorbeeld een nieuwe pijnstiller, honderd keer zo krachtig dan morfine, in ontwikkeling. Daarvoor ontleedde de NMR-groep het gifstofje waarmee de conusslak in de koraalriffen van Australië vissen verlamt. “Ik moet zeggen”, aldus Bonvin, “dat ik niet mijn hand in het vuur durf te steken dat alle met onze software opgehelderde nanomachines ook echt zo werken. Het blijven voorlopig nog simulaties.”
Toch scoort wereldwijd de Utrechtse Haddock-simulatie het beste. Op de vermaarde Capri-bijeenkomst meten eiwitophelderaars van over de hele wereld tweejaarlijks hun krachten. Vorige week werd de Utrechtse bijeenkomst georganiseerd door Bonvi. “We versloegen de concurrentie. Met onze simulaties hadden we een score van 90 procent correctheid.”
In de Utrechtse aanpak stoppen onderzoekers ook nog vage en indirecte experimentele gegevens over een eiwit in de simulatie om de puzzel van de werking ervan op te lossen. Data wordt gebruikt om de simulatie te verbeteren, andersom wordt de simulatie gebruikt om meer informatie uit meetdata te krijgen. “Sinds we het concept tien jaar geleden bedachten, slagen we er steeds beter in meer data toe te voegen, van NMR-spectra, tot genetische code, tot lichtverstrooiing.”