Zure genen

zuur-citroen

In Amsterdam zijn de genen ontdekt die citrusvruchten zuur maken. Het zijn eigenlijk dezelfde genen die petunia’s blauw maken, stellen Ronald Koes, Francesca Quattrocchio en collega’s van het Swammerdam Institute for Life Sciences in Nature Communications.

Bij zulke vruchten zit het sap in blaasjes, die eigenlijk uit hun krachten gegroeide vacuoles zijn van de cellen waaruit het vruchtvlees is opgebouwd. Rond zo’n vacuole zit een membraan (tonoplast) en in dat membraan bevinden zich eiwitten die werken als protonpomp en zo de pH van het vacuolevocht verlagen. Via een ander, nog niet duidelijk mechanisme worden er vervolgens citraationen achteraan gepompt die als buffer werken: ze verlagen de pH niet verder maar houden haar langer op peil wanneer het sap met speeksel wordt verdund, zodat de vrucht nog zuurder lijkt te smaken.

Protonpomp

De identiteit van de protonpomp was tot nu toe een raadsel. De meeste plantensoorten gebruiken er zogeheten vacuolaire ATPases voor, die energie genereren door ATP te hydrolyseren. Deze V-ATPases verpompen per ATP-molecuul 2 tot 4 protonen, en je kunt berekenen dat dit per proton hooguit voldoende drijvende kracht oplevert om een pH van 3,5 te halen - lager kom je niet. Bij citroenen zit de pH ergens tussen de 2 en de 3 in, dus V-ATPases kunnen daarvoor nooit op hun eentje verantwoordelijk zijn.

Zogeheten P-type ATPases, die per ATP maar één proton verpompen, kunnen die lage pH in principe wel halen. Maar tot nu toe was het niemand gelukt om zoiets uit citrusvruchten te isoleren.

Zure genen

In Amsterdam zijn ze nu geïdentificeerd door een parallel te trekken met de petunia’s waar Koes en Quattrocchio al veel langer onderzoek naar doen. Petunia’s spelen met de pH in de vacuoles van hun bloembladen teneinde de kleur daarvan in te stellen, en ook daarbij worden zeer lage waardes gehaald. In dit geval waren de verantwoordelijke P-ATPases wél bekend. Het zijn er twee, genaamd PH1 en PH5. Die laatste is de eigenlijke pomp, de eerste lijkt een ondersteunende rol te hebben.

De verantwoordelijke genen komen voor in heel veel bloeiende planten, waaronder soorten die helemaal geen gekleurde bloemblaadjes hebben. Kennelijk hebben PH1 en PH5 nog andere, onopgehelderde functies. Ook citrusplanten blijken analoge genen te hebben die door de auteurs worden aangeduid als CitPH1 en CitPH5. En hun onderzoek wijst nu uit dat de expressie van die genen veel hoger is naarmate een citrusvrucht zuurder smaakt, wat niet keihard bewijst dat ze de gezochte protonpomp produceren maar het wel bijzonder aannemelijk maakt.

Vergelijking van zure en minder zure rassen van dezelfde citroen- of sinaasappelsoort laat intussen zien dat het verschil niet zozeer zit in mutaties in CitPH1 en CitPH5 zelf, maar in genen die de expressie ervan regelen. Als voorbeeld wordt CitAN1 genoemd. Kwekers moeten daar eeuwenlang op hebben geselecteerd, zonder het te weten.

De publicatie besluit met de opmerking dat bestaande RNA-databanken suggereren dat analogen van PH1 en PH5 ook een rol spelen bij appels en wijndruiven. Dus het wordt ongetwijfeld vervolgd.

Bron: C2W

Lees ook
Pittige tomaten mogelijk met kleine genetische aanpassing

Pittige tomaten mogelijk met kleine genetische aanpassing

Met gebruikmaking van de door de EU als genetische manipulatie beschouwde CRISPR-Cas9 techniek zouden Braziliaanse wetenschappers een pittige tomaat kunnen ontwikkelen. Dat schrijft The Guardian naar aanleiding van een recent onderzoek dat gepubliceerd is in het vakblad Trends in Plant Science.  De wetenschappers van de Federal...

Efficiëntere fotosynthese niet bruikbaar voor Europese land- en tuinbouw

Efficiëntere fotosynthese niet bruikbaar voor Europese land- en tuinbouw

Met een aantal extra genen kun je een weeffoutje in de natuurlijke fotosynthese omzeilen zodat planten tientallen procenten meer biomassa gaan aanmaken. Het zou op termijn het wereldvoedselprobleem kunnen oplossen, juichen Amerikaanse onderzoekers enigszins voorbarig in een spraakmakende Science-publicatie. Maar Europese voedselproducenten...

Ruimte voor CRISPR-Cas?

Ruimte voor CRISPR-Cas?

Vorige week liet minister Schouten van Landbouw in een interview met de Volkskrant los dat zij wel ruimte zou willen voor experimenten met CRISPR-Cas. Maar is er kans dat die ruimte er komt? Minister Schouten zei eigenlijk niets nieuws toen zij toegaf wel ruimte te willen voor experimenten met de genetische veredelingstechniek CRISPR-Cas, waarmee kwetsbaarheden...