Twee jonge scheikundigen halen Marie Curie-subsidie binnen
Het Leiden Instititue of Chemistry (LIC) krijgt er twee talentvolle
jonge scheikundigen bij. Bela Bode en Michele Pavanello hebben beide
een Marie Curie-subsidie gekregen. Bode gaat elektrontransport in
fotosynthese onderzoeken en Pavanello gaat met een computermodel voor
ladingtransport in grote moleculen aan de slag.
Marie Curie-subsidies
Met de Marie Curie-subsidies stimuleert de Europese Commissie
jonge wetenschappers om hun wetenschappelijke carrière te
ontwikkelen. Binnen de subsidies zijn verschillende varianten.
Bode kreeg een IEF (Intra-European Fellowship) toegekend,
bedoeld voor wetenschappers die binnen Europa in een ander land
onderzoek willen doen. Pavanello ontving een IIF (International
Incoming Fellowship) die is bedoeld voor wetenschappers die
vanuit een land buiten Europa onderzoek willen doen in Europa.
Beide subsidies zijn voor een project van 24 maanden, en zullen
in de loop van dit jaar starten.
Eénbaansweg bij fotosynthese
Bode, geboren in Duitsland, promoveerde in 2008 aan de Goethe
Universiteit in Frankfurt am Main. Sinds 2009 maakt hij deel
uit van de groep van Jörg Matysik in het LIC. In zijn project
gaat hij de eerste stappen van fotosynthese onder de loep
nemen.
Afbeelding - Bela Bode
Efficiëntie
Fotosynthese wordt door planten en bacteriën gebruikt om
energie uit zonlicht te halen. De efficiëntie waarmee dit
gebeurt, wordt bij lange na niet door kunstmatige zonnecellen
gehaald. Om het natuurlijke proces te kunnen kopiëren, zullen
we fotosynthese eerst volledig moeten begrijpen. In de eerste
face van dit proces transporteren elektronen de energie uit het
inkomend licht naar reactiecentra, waar de energie wordt
omgezet in chemische, bruikbare energie. Dit elektrontransport
gaat Bode onder de loep nemen.
Asymmetrisch
`Eiwitten waarin elektronen worden getransporteerd zijn
symmetrisch', vertelt Bode. `Ze bevatten twee paden waarlangs
elektronen zouden kunnen bewegen. Maar bij de meeste eiwitten
wordt slechts één pad gebruikt. Ik wil weten waarom de natuur
de eiwitten zo heeft gemaakt dat één pad onbenut blijft,
terwijl dit pad er hetzelfde uit ziet als de ander.'
Afbeelding - Bladgroen
Nieuwe methode
Tientallen jaren zijn al gestoken in het onderzoek naar
fotosynthese. Maar Bode gaat gebruik maken van de nieuwe
methode laser-flash photo-CIDNP MAS NMR, waarmee de groep van
Matysik onlangs nog een publicatie in PNAS haalde. Bode: `Het
is een nieuwe benadering van een oud probleem. En al levert het
maar een klein stukje begrip op binnen een groot probleem, alle
stukjes moeten begrepen worden om fotosynthese in zijn geheel
te snappen. Het leuke aan dit project vind ik om de dingen die
ik tijdens mijn promotieonderzoek heb geleerd toe te passen
volgens een nieuwe methode, in een stimulerende omgeving als
Leiden.'
Rekenen aan ladingverkeer
Het project van de Italiaan Michele Pavanello zit er qua
onderwerp niet ver vanaf. Pavanello, die nu zijn
promotieonderzoek aan het afronden is aan de universiteit van
Arizona, sluit zich in de loop van dit jaar aan bij de groep
van Johannes Neugebauer. Hij gaat kijken naar hoe elektronen
zich binnen moleculen verplaatsen. Dat kan bijvoorbeeld helpen
bij het begrip van fotosynthese, maar Pavanello gaat vooral
kijken naar grote moleculen als DNA.
Afbeelding - Michele Pavanello
Complex
Om dit te doen gaat hij tijdens zijn project een computermodel
ontwikkelen. Een model waarmee je elektronverkeer in grote
moleculen kunt nabootsen. Dat is tot nu toe altijd erg lastig
gebleken. Het aantal elektronen in die moleculen is erg hoog,
en ze volgen bovendien de wetten van de kwantummechanica. Dit
maakt berekeningen ontzettend complex, wat de rekenkracht van
computers te boven gaat. Benaderingen gebruiken is dan altijd
nodig.
Deelproblemen
Pavanello heeft als doel een eenvoudiger model te maken. Hij
gaat aan de slag met een slimme benadering, de FDE-methode
(Frozen Density Embedding). FDE splitst een groot probleem in
kleine deelproblemen die, nadat ze afzonderlijk zijn
uitgerekend, weer bijeengevoegd kunnen worden. `Zodoende kunnen
kwantummechanische effecten uitgelegd worden in systemen die
momenteel onmogelijk te beschrijven zijn', licht zijn
begeleider Neugebauer toe.
Afbeelding - DNA
Tumoren
Ladingtransport is een belangrijk proces. Zoals bijvoorbeeld
bij het ontstaan van huidkanker. `In de zon wordt je huid
gebombardeerd door UV-licht', legt Pavanello uit. `Fotonen uit
dit licht duwen elektronen uit het DNA van je huidcellen.
Hierdoor wordt een DNA-molecuul positief geladen. Om dit
probleem op te lossen wordt de lading naar een ander deel van
het molecuul getransporteerd. Dit deel kan de overtollige
lading doen verdwijnen door zichzelf chemisch aan te passen.
Iets wat we kennen als een DNA-mutatie, de veroorzaker van
tumoren. Met het nieuwe model kunnen we een flinke stap
voorwaarts zetten in het al meer dan twintig jaar durende
onderzoek naar ladingtransport in DNA.'
Zie ook: Drie Marie Curie-subsidies voor jonge natuurkundigen
(Universitaire Nieuwsbrief 12 januari 2010)
(26 januari 2010/Barry van der Meer)
Nieuwsredactie - 26/01/2010
Universiteit Leiden