UvA-DARE (Digital Academic Repository) On the intracellular ph of baker s yeast Orij, P.J. Link to publication

Vergelijkbare documenten
Biodiversity responses to climate and land-use change: A historical perspective Aguirre Gutierrez, J.

Regulation of pyruvate catabolism in Escherichia coli: the role of redox environment

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Controlled light exposure microscopy Hoebe, R.A. Link to publication

Bedrijfsovername en milieurecht : een onderzoek naar juridische aspecten van bedrijfsovername en milieu Mellenbergh, R.

Citation for published version (APA): Oderkerk, A. E. (1999). De preliminaire fase van het rechtsvergelijkend onderzoek Nijmegen: Ars Aequi Libri

"Our subcultural shit-music": Dutch jazz, representation, and cultural politics Rusch, L.

Rondon de mondingen van Rijn & Maas: landschap en bewoning tussen de 3e en 9e eeuw in Zuid-Holland, in het bijzonder de Oude Rijnstreek

Citation for published version (APA): Oderkerk, A. E. (1999). De preliminaire fase van het rechtsvergelijkend onderzoek Nijmegen: Ars Aequi Libri

Published in: Aansluitmonitor wiskunde VO-HO: Zicht op de cursusjaren en

The physiological response of Saccharomyces cerevisiae to temperature stress Postmus, J.

Eerste hulp bij tweede taal: experimentele studies naar woordenschatdidactiek voor jonge tweede-taalverwervers Bacchini, S.

Gezinskenmerken: De constructie van de Vragenlijst Gezinskenmerken (VGK)

UvA-DARE (Digital Academic Repository) The potency of human testicular stem cells Chikhovskaya, J.V. Link to publication

Trouwen over de grens. Achtergronden van partnerkeuze van Turken en Marokkanen in Nederland Hooghiemstra, B.T.J.

Symptom monitoring and quality of life of patients with cancer in the palliative phase Hoekstra, J.

Op en in het web: Hoe de toegankelijkheid van rechterlijke uitspraken kan worden verbeterd van Opijnen, M.

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

The diagnosis and prognosis of venous thromboembolism : variations on a theme Gibson, N.S.

Schaal in het primair onderwijs : een studie naar de relatie tussen schaal en organisatie-effectiviteit van de Venne, L.H.J.

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Coparenting and child anxiety Metz, M. Link to publication

Trouwen over de grens. Achtergronden van partnerkeuze van Turken en Marokkanen in Nederland Hooghiemstra, B.T.J.

Citation for published version (APA): Bullens, L. (2013). Having second thoughts: Consequences of decision reversibility

Network of networks: Uncovering the secrets of entrepreneurs' networks

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Onder moeders paraplu? Determinanten en effecten van merkportfoliostrategieën Cramer, K.V.B.

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Citation for published version (APA): Gaemers, J. H. (2006). De rode wethouder: de jaren Amsterdam: Balans.

Citation for published version (APA): Poelwijk, F. J. (2008). Fitness landscapes of gene regulation in variable environments

Operational research on implementation of tuberculosis guidelines in Mozambique

Bezwaar en beroep in de praktijk van NWO : een empirische verkenning naar de oordeelsprocessen binnen NWO van der Valk, L.J.M.

Professionalisering van de personeelsfunctie: Een empirisch onderzoek b twintig organisaties Biemans, P.J.

Gevaarlijke kinderen - kinderen in gevaar: De justitiële kinderbescherming en de veranderende sociale positie van jongeren, Komen, M.M.

De belofte van vitamines: voedingsonderzoek tussen universiteit, industrie en overheid Huijnen, P.

Citation for published version (APA): Oderkerk, A. E. (1999). De preliminaire fase van het rechtsvergelijkend onderzoek Nijmegen: Ars Aequi Libri

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Vascular factors in dementia: prevention and pathology Richard, E. Link to publication

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Genetic variation in Helicobacter pylori Pan, Z. Link to publication

The effects of meniscal allograft transplantation on articular cartilage Rijk, P.C.

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Het sociaal plan van der Hulst, J. Link to publication

Melatonin treatment and light therapy for chronic sleep onset insomnia in children van Maanen, A.

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Meer voorzorg bij DNA-onderzoek M'charek, A.A.; Toom, V.H. Published in: Het Tijdschrift voor de Politie

Professionalisering van de personeelsfunctie: Een empirisch onderzoek bij twintig organisaties

Consequences of success in pediatrics: young adults with disability benefits as a result of chronic conditions since childhood Verhoof, Eefje

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Nederland en het verhaal van Oranje Huijsen, J. Link to publication

Framing Turkey: Identities, public opinion and Turkey s potential accession into the EU

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

De jaren zestig herinnerd: over gedeelde idealen uit een linkse periode

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Nasal epithelial cells : effector cells in allergy Vroling, A.B. Link to publication

Gezinskenmerken: De constructie van de Vragenlijst Gezinskenmerken (VGK) Klijn, W.J.L.

Tracheoesophageal Speech. A Multidimensional Assessment of Voice Quality

Behouden beleid: Naar decentrale arbeidsvoorwaarden in het voortgezet onderws van Schoonhoven, R.

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Citation for published version (APA): Oderkerk, A. E. (1999). De preliminaire fase van het rechtsvergelijkend onderzoek Nijmegen: Ars Aequi Libri

Amsterdam University of Applied Sciences. Leren redeneren en experimenteren met concept cartoons Kruit, P.M. Link to publication

Planhiërarchische oplossingen : een bron voor maatschappelijk verzet

Ficino en het voorstellingsvermogen : phantasia en imaginatio in kunst en theorie van de Renaissance van den Doel, M.J.E.

"In dienste vant suyckerenbacken." De Amsterdamse suikernijverheid en haar ondernemers, Poelwijk, A.H.

Werelden van verschil : hoe actoren in organisaties vraagstukken in veranderprocessen hanteren en creëren Werkman, R.

Citation for published version (APA): De Sousa E Melo, F. (2013). Colon cancer heterogeneity: Stem cells, signals and subtypes

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

Citation for published version (APA): Brudin, S. S. (2010). One- and two-dimensional analysis of complex anionic mixtures

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Inquiry-based leading and learning Uiterwijk-Luijk, E. Link to publication

Herdenken in Duitsland. De centrale monumenten van de Bondsrepubliek

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Collagen VI mutations in Bethlem myopathy. Jöbsis, G.J. Link to publication

Regulation of pyruvate catabolism in Escherichia coli: the role of redox environment de Graef, M.R.

Molecular and genetic characterization of peroxisome biogenesis disorders Ebberink, M.S.

Ethno-territorial conflict and coexistence in the Caucasus, Central Asia and Fereydan

Some issues in applied statistics in clinical restorative dental research Tobi, H.

Liefde, solidariteit en recht. Een interdisciplinair onderzoek naar het wederkerigheidsbeginsel. Pessers, D.W.J.M.

Aspects of protein metabolism in children in acute and chronic illness Geukers, Vincent

Een dynamische driehoek. Gezinsvoogd, ouder en kind een jaar lang gevolgd Schuytvlot, A.H.

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Improving the preoperative assessment clinic Edward, G.M. Link to publication

Dental anxiety and behaviour management problems: The role of parents

Worshipping the great moderniser : the cult of king Chulalongkorn, patron saint of the Thai middle class Stengs, I.L.

Bedrijfsovername en milieurecht : een onderzoek naar juridische aspecten van bedrijfsovername en milieu Mellenbergh, R.

Anxiety, fainting and gagging in dentistry: Separate or overlapping constructs? van Houtem, C.M.H.H.

Piratenbibliotheken en hun rol in de kenniseconomie: 'ignoti et quasi occulti' Bodó, B.

Citation for published version (APA): Schijf, G. M. (2009). Lees- en spellingvaardigheden van brugklassers Amsterdam: SCO-Kohnstamm Instituut

Dr. Tobie Goedewaagen ( ): een leven lang nationaal-socialist van Berkel, A.B.

Een koopwoning nabij: onderzoek naar de verkoop van huurwoningen in Nederland in Bonnerman, F.; Hoppesteyn, M.; de Klerk, A.

Professionalisering van de personeelsfunctie: Een empirisch onderzoek b twintig organisaties Biemans, P.J.

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Metabolite transport across the peroxisomal membrane Visser, W.F. Link to publication

Gevaarlke kinderen - kinderen in gevaar: De justitiële kinderbescherming en de veranderende sociale positie van jongeren, Komen, M.M.

Citation for published version (APA): Stomp, M. (2008). Colourful coexistence : a new solution to the plankton paradox Amsterdam

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Tuberculosis case finding in South Africa Claassens, M.M. Link to publication

Citation for published version (APA): van Zanten, J. H. (2001). Martingales and diffusions, limit theory and statistical inference

Dienaren van het gezag. De Amsterdamse politie tijdens de bezetting Meershoek, A.J.J.

Citation for published version (APA): van Galen, P. L. J. (2014). Molecular regulation of human hematopoietic stem cells.

Tradities in de knel: Zorgverwachtingen en zorgpraktijk bij Turkse ouderen en hun kinderen in Nederland

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Health targets: navigating in health policy. van Herten, L.M. Link to publication

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

UvA-DARE (Digital Academic Repository)

UvA-DARE (Digital Academic Repository) : Peeters-Podgaevskaja, A.V. Link to publication

Muscle contraction on the molecular level. Actin-myosin interaction studied in an in vitro motility assay Hamelink, W.

Citation for published version (APA): Piersma, N., & Stam, R. (2017). Kencijfers laadinfrastructuur Den Haag. Amsterdam: HVA Publicaties.

Citation for published version (APA): Peters, B. D. (2010). Diffusion tensor imaging in the early phase of schizophrenia

Transcriptie:

UvA-DARE (Digital Academic Repository) On the intracellular ph of baker s yeast Orij, P.J. Link to publication Citation for published version (APA): Orij, P. J. (2010). On the intracellular ph of baker s yeast General rights It is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), other than for strictly personal, individual use, unless the work is under an open content license (like Creative Commons). Disclaimer/Complaints regulations If you believe that digital publication of certain material infringes any of your rights or (privacy) interests, please let the Library know, stating your reasons. In case of a legitimate complaint, the Library will make the material inaccessible and/or remove it from the website. Please Ask the Library: http://uba.uva.nl/en/contact, or a letter to: Library of the University of Amsterdam, Secretariat, Singel 425, 1012 WP Amsterdam, The Netherlands. You will be contacted as soon as possible. UvA-DARE is a service provided by the library of the University of Amsterdam (http://dare.uva.nl) Download date: 12 Feb 2017

SAMENVATTING Om de biochemische processen die in alle levende cellen plaatsvinden goed te kunnen laten verlopen is het voor cellen nodig hun binnen milieu te reguleren. Dit betekent dat de cel moet kunnen reageren als dat milieu door veranderingen van buitenaf wordt verstoord. Een belangrijk onderdeel van het intracellulaire milieu is de zuurgraad of ph-waarde. De ph van zuiver water is neutraal en heeft een waarde van 7. Zure oplossingen hebben een ph-waarde lager dan 7 en basische oplossingen een ph-waarde die hoger ligt. Dit proefschrift beschrijft de mechanismen die de zuurgraad regelen in bakkersgist. Bakkersgist is een eencellige eukaryoot, wat betekent dat de cellen van dit organisme aparte compartimenten (organellen) bevatten omgeven door membranen. Bakkersgist wordt al meer dan 100 jaar bestudeerd en fungeert als een modelorganisme voor hogere eukaryoten zoals de mens. Door de organellen kan de cel biochemische processen van elkaar scheiden en zo kan elk organel zijn eigen specifieke ph-waarde hebben. Omdat de ph-waarde in cellen alle geladen moleculen in een cel kan beïnvloeden, heeft de ph-waarde een belangrijke invloed op bijna alle biochemische reacties die in een cel plaatsvinden. Vanwege deze grote impact is het belangrijk om de ph goed te kunnen reguleren. In dit proefschrift hebben we de mechanismen bestudeerd die de phwaarde in gistcellen waarnemen en reguleren en wat voor signaleringsfuncties deze regulatie heeft. Hoofdstuk 1 van dit proefschrift vat de huidige kennis over intracellulaire ph samen, toegespitst op bakkersgist. We bediscussiëren hoe intracellulaire ph wordt gedefinieerd en welke methoden er worden gebruikt om de ph in cellen te meten. De methode die wij voor alle ph metingen in dit proefschrift hebben gebruikt maakt gebruik van een ph gevoelige variant van het groen fluorescent proteïne (GFP). Dit eiwit is in 1962 ontdekt in een kwal en wordt in de moleculaire biologie veel gebruikt om andere eiwitten te markeren. Door middel van microscopie kan dan zichtbaar gemaakt worden waar dit zogenaamde fusie-eiwit zich bevindt. De methode om ph te meten met de ph gevoelige variant van dit eiwit heeft als voordelen dat het in de cel gemaakt wordt en vervolgens naar elk gewenst organel gestuurd kan worden. Een bijkomstig 159

voordeel van deze methode is dat er zeer snel gemeten kan worden. Hoofdstuk 1 vervolgt met een beschrijving van de effecten van intracellulaire ph op verschillende componenten in de cel gevolgd door een beschrijving van ph regulatie. Er wordt ingegaan op de primaire regulators van de zuurgraad in cellen, de zogenaamde ATPases. Dit zijn pompen die zich in de buitenmembraan of in membranen van organellen bevinden en protonen over deze membranen kunnen pompen om zo de ph-waarde in de cel te reguleren. Naast deze ATPases zijn er ook nog pompen die andere ionen over de verschillende membranen kunnen pompen die ook de zuurgraad kunnen beïnvloeden. Dit komt doordat de verhouding tussen de concentraties van alle geladen deeltjes in een cel constant gehouden wordt. Hoofdstuk 1 sluit af met een beschrijving van hoe bakkersgist omgaat met verstoringen van de intracellulaire ph door veranderingen van buitenaf. Hoofdstuk 2 beschrijft hoe we de methode met het ph gevoelige GFP hebben opgezet voor metingen in bakkersgist. Het GFP werd naar twee verschillende plekken in de cel gestuurd; het celvocht (cytosol) en de mitochondriën. Een mitochondrion is een organel dat kan functioneren als de energiecentrale van een cel. Wanneer een gistcel zijn mitochondriën gebruikt om energie te genereren worden voedingsstoffen afgebroken en gebruikt om een ph verschil op te bouwen over de binnenmembraan van de mitochondriën. Deze ph gradiënt drijft de productie van adenosinetrifosfaat (ATP), de voornaamste drager van chemische energie in de cel. Gist heeft echter de eigenschap dat het suiker ook kan vergisten, in tegenstelling tot hogere eukaryoten. Bij deze manier van verbranding wordt geen gebruik gemaakt van de mitochondriën. Het gebruik van koolstofbronnen die niet kunnen worden vergist kan de gistcellen dwingen hun mitochondriën te gebruiken. Door de GFP in deze compartimenten tot expressie te brengen konden we metingen verrichten onder verschillende condities. Er werd onder andere gekeken naar het effect van de aanwezigheid van voedsel en het toevoegen van zwakke zuren die vaak worden gebruikt als conserveringsmiddelen. Om onze methode te testen herhaalden we oude experimenten waarvan de uitkomst goed beschreven is in de literatuur. Na deze test waren we overtuigd van de werking van onze methode waarna we de eerste metingen konden verrichten. De cytosolische ph van groeiende cellen lag rond de 7,2 terwijl de mitochondriële ph iets hoger lag rond 7,5. Ook lieten 160

experimenten zien dat de intracellulaire ph van groeiende cellen bestand is tegen grote veranderingen in de buiten ph. Door de cellen te laten groeien op verschillende soorten koolstofbronnen konden we aantonen dat de intracellulaire ph op een andere manier wordt gereguleerd onder deze verschillende condities. De belangrijkste observatie uit hoofdstuk 2 was een opmerkelijke correlatie tussen de groeiremming na toevoeging van zwakke zuren aan het medium en de verlaging van de intracellulaire ph als gevolg daarvan. Wanneer de cellen hun ph weer op pijl hadden begonnen ze ook weer te groeien. Dit werd ook waargenomen bij cellen die uitgehongerd werden en waar vervolgens weer suiker aan werd toegevoegd. Deze observatie gaf een eerste aanwijzing dat er een relatie zou kunnen bestaan tussen intracellulaire ph en de groeisnelheid van gistcellen. In hoofdstuk 3 wordt de relatie intracellulaire ph en de groeisnelheid verder onderzocht. Om genen te identificeren die betrokken zijn bij ph regulatie werd de GFP tot expressie gebracht in het cytosol van de complete mutantencollectie. Deze collectie bevat giststammen waarbij in elke stam één van de genen uit het gistgenoom is verwijderd met uitzondering van de genen die leiden tot een niet levensvatbare stam. Een afwijkende intracellulaire ph in een mutant in vergelijking met de controle zou een goede aanwijzing zijn dat het gen iets te maken zou hebben met intracellulaire ph regulatie. Uit onze analyse kon worden geconcludeerd dat de intracellulaire ph genetisch gezien een erg sterk gereguleerde parameter is omdat maar weinig mutanten een afwijking lieten zien en deze afwijking bovendien nooit groter was dan 0,3 ph eenheden. Verder onthulde onze analyse een zeer sterke correlatie tussen de intracellulaire ph en de groeisnelheid van de stammen. Om de causaliteit in deze correlatie te ontrafelen stelden we de ph in de cel waarbij we gebruik maakten van een mutant met een verlaagde tolerantie voor verzuring van buiten de cel. Op deze manier konden we de intracellulaire ph stapsgewijs verlagen en vervolgens de groeisnelheid onder deze condities bepalen. Uit deze experimenten bleek dat de verlaging van de intracellulaire ph precies de remming van de groeisnelheid teweeg bracht die hoorde bij de gestelde ph. Hieruit konden we concluderen dat de intracellulaire ph de groeisnelheid van gistcellen bepaalt en niet andersom. Het mechanisme waarmee de intracellulaire ph de groeisnelheid controleert is nog onbekend, maar onze 161

experimenten suggereren dat de ph een signaleringsfunctie zou kunnen hebben. Een kleine groep mutanten was ontkoppeld van de gevonden relatie tussen intracellulaire ph en groeisnelheid: ze groeiden te snel voor de gemeten ph in die stammen. Deze groep was verrijkt met genen die belangrijk zijn voor de synthese van pyrofosfaten, wat suggereert dat deze metabolieten een rol zouden kunnen spelen bij de overdracht van een signaal van intracellulaire ph naar de mechanismen die de groeisnelheid regelen. Hoofdstuk 4 beschrijft de experimenten die zijn gedaan om de mechanismen die de mitochondriële ph en de ph gradiënt over de mitochondriële binnenmembraan reguleren te ontrafelen. Hiertoe werd wederom de mutantencollectie gebruikt, maar nu werd mitochondriële ph gemeten in alle stammen. Een van de conclusies die uit deze experimenten kon worden getrokken was dat de ph van organellen niet los van elkaar wordt gereguleerd maar allen door centrale mechanismen op het niveau van de hele cel. De meest verrassende observatie uit de experimenten uit hoofdstuk 4 was het feit dat de ph gradiënt over de mitochondriële binnenmembraan hetzelfde was onder condities waarin de cellen de aanwezige voedingstoffen vergisten, waar de cellen hun mitochondriën niet gebruiken voor energievoorziening, als condities waarin de mitochodriën wel noodzakelijk zijn. Dit suggereert dat de grootte van de ph gradiënt door de cellen niet wordt gereguleerd om de capaciteit om energie te genereren te kunnen variëren. In hoofdstuk 5 wordt beschreven hoe de intracellulaire ph de synthese van celmembranen reguleert. In gist wordt celmembraansynthese gereguleerd door het eiwit Opi1. Dit eiwit remt de aanmaak van nieuw membraanmateriaal wanneer het zich in de kern bevindt. In groeiende cellen is Opi1 gebonden aan fosfatidylzuur, een component van membranen, zodat het niet de kern in kan om de membraansynthese te remmen. De experimenten in hoofdstuk 5 tonen aan dat de interactie tussen Opi1 en fosfatidylzuur ph gevoelig is. Een kleine verlaging in de zuurgraad in de cel zorgt ervoor dat het eiwit loslaat van de membraan. Die verlaging van de ph houdt verband met de aanwezige voedingsstoffen. Het opraken van voedingstoffen zorgt ervoor dat de ph in de cel daalt, Opi1 naar de kern verplaatst en de aanmaak van nieuw 162

membraanmateriaal wordt geremd. Op deze manier zijn de beschikbaarheid van voedsel en celgroei aan elkaar gekoppeld via de intracellulaire ph. Dit proefschrift beschrijft nieuw ontdekte functies van de intracellulaire ph in bakkersgist. De mechanismen die worden beschreven zijn zo basaal dat wij het zeer waarschijnlijk achten dat deze ook gelden voor hogere organismen. De gevonden signaleringsfuncties van de intracellulaire ph geven een nieuwe visie op het functioneren van cellulaire systemen. Wij veronderstellen dat deze bevindingen een nieuwe wending aan het onderzoeksveld geven in de manier waarop men tegen celsignalering aankijkt en hoe toekomstige experimenten worden opgezet. 163