Prof. dr. J.T. (Jack) Pronk

Jack Pronk is hoogleraar Industriële Microbiologie aan de Technische Universiteit Delft. Hij heeft internationale bekendheid verworven met de vertaling van fundamentele wetenschappelijke kennis over de werking van gisten en schimmels in een breed scala aan commerciële toepassingen die een grote impact hebben op de maatschappij.

JackPronk_3544.jpg
Prof. dr. J.T. Pronk (Fotografie: Studio Oostrum/Hollandse Hoogte)

Jack Pronk is wereldwijd bekend om zijn vindingen hoe bakkersgist zodanig is aan te passen dat dit micro-organisme op een efficiënte en schone manier ethanol kan maken uit niet-eetbare plantenresten. De bedrijven DSM en POET passen deze vindingen toe in hun gezamenlijke fabriek in het Amerikaanse Iowa, die jaarlijks tientallen miljoenen liters bio-ethanol produceert. DSM vermarkt daarnaast ook uitvindingen van Pronk die de ethanolopbrengst uit suiker aanzienlijk vergroten.

Als consultant hielp Pronk het bedrijf Amyris bij de ontwikkeling van genetisch gemodificeerde gisten die farneseen maken. Deze stof dient als grondstof voor biodiesel, vitaminen en is een ingrediënt in cosmetische crèmes dat haaienleverolie vervangt. Vindingen uit zijn lab om met gisten uit hernieuwbare grondstoffen barnsteenzuur te maken, een grondstof voor polymeren, harsen en oplosmiddelen, worden toegepast in een door DSM gelicenseerde grootschalige fabriek van Roquette. Het onderzoek van Pronk en zijn Delftse collega’s draait niet alleen om genetische modificatie. Gezamenlijk onderzoek met Heineken aan de complexe genetica van biergist leverde onder andere evolutiestrategieën op om biergisting sneller te laten verlopen.

Bruggen bouwen tussen universiteit, bedrijfsleven en maatschappij

Jack Pronk is een verbinder. Zijn passie is het bedrijven van hoogstaande wetenschap met een maximaal toepassingspotentieel en hij zet zich onvermoeibaar in om bruggen te bouwen tussen universiteit en bedrijfsleven. Een belangrijk voorbeeld hiervan is het Kluyver Centre for Genomics of Industrial Fermentation dat hij in 2002 samen met collega’s oprichtte en waarin hij gedurende elf jaar vooraanstaande Nederlandse onderzoeksgroepen samenbracht met een groot aantal internationale bedrijven.

Pronk heeft een duidelijke visie op samenwerking tussen universiteit en bedrijfsleven die is gebaseerd op openheid en transparantie over de verschillende missies en werkwijzen van beide werelden. Pronk heeft niet alleen vele vaak-geciteerde artikelen geschreven, maar is ook houder van 25 patenten, die veelvuldig door de industrie worden gebruikt.

Hij bouwt niet alleen bruggen tussen universiteit en bedrijfsleven, maar ook naar de maatschappij. Pronk geeft regelmatig presentaties aan een niet-wetenschappelijk publiek over de snelle ontwikkelingen in de biotechnologie. Daarnaast is hij actief betrokken bij discussies over risico’s, regelgeving en maatschappelijke impact van wetenschappelijk onderzoek.

Van lesgeven gaat Pronks hart sneller kloppen. Als docent is hij actief betrokken bij de Delfts-Leidse opleiding ‘Life Science & Technology’. Zijn studenten prijzen hem om zijn aandacht voor zowel hun professionele als hun persoonlijke ontwikkeling, en hij werd meerdere malen uitgeroepen tot Docent van het jaar. In 2015 kreeg hij de Leermeesterprijs van de Technische Universiteit Delft, die hij zelf ‘misschien wel de mooiste prijs in zijn carrière’ noemde. In 2018 eerde ook de Nederlandse Biotechnologie Vereniging hem voor zijn inspanningen op het terrein van educatie door hem de Zilveren Zandloper toe te kennen.

Jack Pronk_Saeys.jpg

Je ziet elke keer weer dat micro-organismen minstens net zo creatief zijn als wij in het vinden van oplossingen

Jack Pronk
  • Interview | Creativiteit van gist gebruiken

    De Delftse hoogleraar Industriële Microbiologie Jack Pronk gebruikt zijn kennis over de werking van gisten en schimmels om op een duurzame en efficiënte manier nuttige stoffen te produceren. ‘Gisten zijn minstens zo creatief als wij in het vinden van oplossingen.’ Zijn vindingen hebben er onder andere toe geleid dat bio-ethanol nu ook gemaakt kan worden van de niet-eetbare delen van maïsplanten. Pronk ontvangt in 2019 een Stevinpremie van 2,5 miljoen euro.

    Micro-organismen zijn misschien niet meteen het meest sexy onderdeel van de biologie. Hoe is uw interesse in dit vakgebied ontstaan?

    ‘Mijn fascinatie voor biologie is begonnen bij een heel inspirerende biologieleraar. Hij nam ons mee naar buiten voor observaties, en liet ons experimenteren met micro-organismen en kieuwfrequentie van vissen. Ik raakte daardoor geïnteresseerd in experimenteren, al ging ik in Leiden in eerste instantie biologie studeren om docent te worden. Tijdens onderzoekspractica in mijn tweede jaar realiseerde ik me dat in een labomgeving werken toch ook wel erg mooi was. Aan het einde van mijn doctoraal ben ik met een vriend, in zijn oude Renaultje 4, naar Delft op en neer gereden voor een acht maanden durend onderzoeksproject, wat toen nog een bijvak heette. Daar ben ik helemaal gepakt door de microbiologie.’

    Waar komen gisten dit verhaal binnen?

    ‘Na mijn afstuderen ben ik een promotieproject in Delft gaan doen aan bizarre bacteriën die groeien in zulke zure omgevingen dat het roestvrij staal van mijn reactievat soms oploste. In die tijd zat ik al tussen de gistonderzoekers, zo ben ik daar ingerold. Overigens heb ik wel ontzettend geluk gehad. Ik moest eigenlijk in militaire dienst, maar ik was de enige in het gebouw met een diploma als stralingsbeschermingsdeskundige. Omdat het isotopenlab zonder mij niet open mocht, kreeg ik uitstel. Dat is later afstel geworden.’

    Wat maakt gisten zo bruikbaar voor de productie van bijvoorbeeld ethanol?

    ‘Gisten kunnen van nature al heel efficiënt de verbrandingswarmte van suiker “vangen” in de ethanol die ze maken. Bijna het enige bijproduct dat je overhoudt is de gist zelf, en die kun je weer in veevoer gebruiken. Daarnaast werken gisten onder milde condities: je hebt er geen extreme drukken of temperaturen voor nodig. Een nadeel is wel weer dat ze alleen in waterige omgevingen werken, dus je moet uiteindelijk nog wel de ethanol uit dat water destilleren.’

    U wist bakkersgist zodanig aan te passen dat het niet alleen de glucose uit de eetbare delen van bijvoorbeeld maïs kan omzetten, maar ook de moeilijkere suikers uit de stengels. Hoe pakt u zoiets aan?

    ‘De grote horde die we moesten nemen was dat die afvalstromen een paar suikers bevatten waar bakkersgist helemaal niks mee kan, namelijk xylose en arabinose. Inbrengen van een schimmelgen, ontdekt door Nijmeegse collega’s, maakte tergend langzame groei van bakkersgist op xylose mogelijk. Vervolgens hebben we die aangepaste gisten maandenlang alleen maar xylose te eten gegeven. Zo creëer je een enorme selectiedruk: er zitten miljoenen gistcellen in een kweekvat en af en toe komt er spontaan een mutatie voorbij die leidt tot snellere groei. Jarenlang verder onderzoek gaf stapsgewijs inzicht in de veranderingen die nodig zijn voor snelle vergisting van xylose en arabinose. Het mooie is dat je tegenwoordig voor heel weinig geld alle twaalf miljoen letters van het DNA van zo’n snelgroeiende gist kunt aflezen om te kijken welke letters er zijn veranderd.’

    U gebruikt dus een combinatie van genetische modificatie en evolutie. Maar evolutie laat zich toch maar tot op zekere hoogte sturen?

    Klopt, maar dat zorgt er juist voor dat je soms waanzinnig mooie dingen vindt. Zo deed de groep van mijn naaste collega Jean-Marc Daran pas een prachtige ontdekking aan biergist. Biergist is een hybride, een soort microbiële muilezel, die ongeveer vijfhonderd jaar geleden is ontstaan uit een combinatie van bakkersgist en een andere, verwante gistsoort. Er was iets met het suikergebruik van die andere gistsoort dat we echt niet begrepen: biergist moet maltotriose uit wort kunnen omzetten, maar dat kan die andere gist helemaal niet. In een experiment waarin die soort alleen maar maltotriose te eten kreeg, zagen promovendi onder hun ogen drie genen recombineren tot een nieuw gen, waarmee de gist opeens wel op maltotriose kon groeien. Dat zijn prachtige verrassingen. Je ziet elke keer weer dat micro-organismen minstens net zo creatief zijn als wij in het vinden van oplossingen. Steeds nieuwe dingen leren begrijpen en vanuit dat begrip zelf nieuwe oplossingen ontwerpen is heel eigen aan dit onderzoek. Dat maakt het ook zo ontzettend leuk.’

    Heeft u al een idee waar u het geld van de Stevinpremie aan wilt besteden?

    ‘Dat wel, maar ik wil even goed de tijd nemen voordat ik daar een besluit over neem. Het is de afgelopen jaren zo snel gegaan met de ontwikkeling van de gereedschapskist voor moleculaire genetica dat er talloze mogelijkheden zijn om avontuurlijke dingen met gist en andere micro-organismen te doen. Vooral door de komst van CRISPR-Cas (een techniek om genen te knippen en plakken, red.) doen we nu experimenten waar we vijf jaar geleden niet eens aan zouden zijn begonnen omdat we er genetisch veel te veel voor moesten schuiven. Een voorbeeld van een thema dat me sterk aanspreekt is het “voeren” van micro-organismen met elektriciteit en CO2 om biobrandstoffen en bioplastics te maken. Alle scenario’s om klimaatverandering te beperken gaan uit van goedkope groene stroom. Het is een prachtige uitdaging om, met de expertise die we hier hebben, vol op die ontwikkeling in te zetten.’

    U werkt veel samen met bedrijven. Wat brengt die samenwerking u?

    ‘Andere werelden brengen je in aanraking met een andere dynamiek en andere ideeën. In het bedrijfsleven lopen veel heel slimme en visionaire mensen rond die oprecht de wereld willen veranderen met duurzame oplossingen. Ik leer van hen en vind het mooi samen de duurzaamheid van zowel nieuwe als bestaande processen te verbeteren. In de Verenigde Staten gaat nu 1 op de 3 rijen maïs naar de productie van biobrandstoffen. Als je de opbrengst van die processen kunt vergroten en de productie daarmee niet alleen duurzamer maakt maar ook winstgevender, dan wordt het minder moeilijk om ze in de markt te zetten als alternatief voor fossiele brandstoffen. Daarbij zijn we een technische universiteit. Veel afstudeerders en promovendi vervolgen hun loopbaan in het bedrijfsleven. Het is voor hen inspirerend om, al tijdens hun opleiding, naast de academische invalshoek ook de bedrijfsmatige kant mee te krijgen. ’

    Hoe belangrijk is lesgeven voor u?

    ‘Als ik echt moet kiezen tussen onderzoek en onderwijs, kies ik zonder aarzelen voor dat laatste. Die directe interactie met studenten geeft zoveel voldoening. Je ziet jonge mensen groeien en blijft van ze leren. Als ik bij bedrijven, universiteiten of elders een oud-student tegenkom, maakt dat me altijd blij. Onlangs ben ik hoofd van de afdeling Biotechnologie geworden en dat vereiste wat schuiven met taken. Maar het eerstejaarscollege biotechnologie blijf ik doen.’

    Veel mensen van uw kaliber doceren het liefst alleen vakken in de masterfase. Waarom juist die eerstejaars?

    ‘Van gevorderde vakken kan ik zeker ook genieten. Maar concepten uitleggen aan mensen voor wie alles nog nieuw is, is het mooiste wat er is. De BSc-opleiding Life Science & Technology is bovendien een Delft-Leidse opleiding. Dat past naadloos bij mij omdat ik zelf ook een hybride ben uit beide steden. Die eerstejaars komen in januari over uit Leiden, waar ze een stevige basis in moleculaire biologie hebben gekregen. In Delft gaan we dan rekenen aan biotechnologische processen. Studenten mogen inwijden in die wereld is prachtig.’

    Heb u een advies voor jonge mensen die zich afvragen wat ze moeten doen om ook een prijswinnende wetenschapper te worden?

    ‘Ik heb de wijsheid zeker niet in pacht. Maar ik zie wel dat jonge onderzoekers zichzelf een torenhoge druk opleggen, vaak hoger dan de werkomgeving van ze verwacht. Ik denk dat het belangrijk is om jezelf, juist onder die druk, te blijven afvragen wat je echt motiveert, en daaruit bewust energie te halen. Na een lekker lopend college kan ik zelfs het gevecht met mijn inbox weer aan. En reserveer tijd om je hoofd leeg te maken. Ik doe dat door regelmatig met een hengel op het strand te staan.’

    Tekst: Sonja Knols, fotografie: Studio Oostrum/Hollandse Hoogte

  • Wie is Jack Pronk?

    1963

    wordt op 15 september geboren in Broek op Langedijk

    1986

    studeert cum laude af in de biologie aan de Universiteit Leiden

    1991

    promoveert aan de TU Delft op bacteriën die in een zure omgeving zwavel kunnen omzetten, en werkt daarna als universitair docent aan dezelfde universiteit aan fysiologie en ‘metabolic engineering’ van gisten en schimmels

    1993

    spendeert een negen maanden durende sabbatical bij de groep plantengenetica van professor Paul Hooykaas aan de Universiteit Leiden

    1999

     

    wordt benoemd tot Antoni van Leeuwenhoek hoogleraar in de Industriële Microbiologie aan de Technische Universiteit Delft

    2002

     

    richt met collega’s het Kluyver Centre for Genomics of Industrial Fermentation op, en is daar gedurende de 11 jaar dat het instituut bestaat wetenschappelijk directeur van

    2008

    wint ‘Teacher of the Year’ prijs van de Delfts-Leidse opleiding Life Science and Technology, en zal deze prijs ook in 2014 en 2016 winnen

    2009

    wint de Dow Energy Prize

    2014

    wordt ‘Teacher of the Year’ van de faculteit Toegepaste Natuurwetenschappen van de TU Delft

    2015

    krijgt de Leermeesterprijs van de TU Delft en wordt verkozen tot fellow van de American Academy of Microbiology

    2016

    krijgt een ERC Advanced Grant voor onderzoek naar de zuurstofbehoefte van gisten en schimmels

    2017

    krijgt een erebenoeming aan de Beijing University of Chemical Technology

    2018

    wint de Zilveren Zandloper van de Nederlandse Biotechnologie Vereniging, en de International Metabolic Engineering Award van de International Metabolic Engineering Society