Voorbijdrijvende wolken op een zonnige dag of een beschutting biedende boom die ineens wordt geveld; planten hebben continu te maken met wisselende lichtomstandigheden. Om hun fotosystemen te bewapenen tegen een overmaat aan zonlicht, hebben planten beschermingsmechanismen die overtollig geabsorbeerde lichtenergie kunnen omzetten in warmte. Kinga Hajduk van de Vrije Universiteit (VU) Amsterdam dook voor haar promotieonderzoek in deze zogeheten non-fotochemische quenching. ‘Eigenlijk een soort zonnebrand voor planten’, aldus de uit Tsjechië afkomstige PhD-student.
Bij fotosynthese verzuurt de inwendige compartimenten in bladgroenkorrels, de thylakoïden. Wanneer deze verzuring bij overmatig licht te snel gaat, schakelen lichtopvangende eiwitcomplexen over van fotosynthese naar warmtevorming. ‘Deze lichtbescherming verspilt kostbare energie die ook in de vorming van biomassa gestopt kan worden. Beter begrip van deze mechanismen kan bijdragen aan het ontwikkelen van efficiënter en sneller groeiende gewassen.’
Donker lab
De biofysicus startte bijna elke dag met een check of al haar zandraketten (Arabidopsis thaliana) er nog gezond bijstonden in de groeikamer, waaruit ze de eiwitten isoleerde voor haar experimenten. ‘Aangezien we met lichtgevoelige proteïnes werken, moest het lab grotendeels donker blijven. Als er niemand was om mee te kletsen, kon ik daar best moe van worden – gelukkig waren er vaak labgenoten.’
Om de natuurlijke omstandigheden van geïsoleerde membraaneiwitten te simuleren, zette Hajduk deze in kunstmatige holle vetbolletjes, liposomen. Uit deze en andere experimenten komt naar voren dat lichtopvangende eiwitten niet zelf in staat zijn een snel dalende zuurgraad te detecteren. ‘Wij hebben gevonden dat de fotosynthese-eiwitten een ander eiwit, PsbS, nodig hebben als pH-sensor. Die gaat vervolgens interacties aan met heel veel andere eiwitten om de lichtprotectie in gang te zetten, als een beschermingsmanager.’
Hajduk verdedigt 5 juni haar resultaten aan de VU, met als promotor fotosynthesebiofysicus Roberta Croce. Daarvoor moet ze wel weer even flink de materie induiken; haar proefschrift had ze al een klein half jaar voor de verdediging ingeleverd, en sindsdien is ze gestart bij een bedrijf dat laboratoria voorziet van instrumenten en andere benodigdheden. ‘Ik was aan wat anders toe dan enkel op het lab staan, en in deze rol ben ik nog steeds betrokken bij de wetenschap.’