Brusselse onderzoekers van het VIB-VUB Centrum voor Structurele Biologie zijn erin geslaagd de 'zwakke plek' te ontdekken van een bepaald type bacteriën die ernstige ziektes kunnen veroorzaken. Dat heeft het Centrum donderdag bekendgemaakt in een persbericht. De bevindingen zijn gepubliceerd in het gerenommeerd wetenschappelijk tijdschrift Nature.
Biologen categoriseren bacteriën in twee grote groepen: bacteriën die gekenmerkt worden door een enkel membraan, en bacteriën die een binnen- en een buitenmembraan hebben. Het is dit tweede membraan dat het behandelen van deze groep bacteriën moeilijk maakt. Het buitenmembraan vormt namelijk een essentiële beschermende laag die cellen afschermt van stresserende factoren of omgevingen, zoals antibiotica.
In de lijst van de Wereldgezondheidsorganisatie met de tien meest zorgwekkende ziekteverwekkers, staat niet toevallig voornamelijk deze groep van bacteriën, die Gram-negatieve bacteriën genoemd worden. Wetenschappers zoeken al langer naar de zwakke plekken van deze dubbelwandige bacteriën om hen te kunnen bestrijden. Een team van Belgische onderzoekers aan het VIB-VUB Centrum voor Structurele Biologie heeft nu voor een doorbraak gezorgd in het onderzoek.
In het buitenmembraan van de Gram-negatieve bacteriën bevinden zich fosfolipiden, een type van vetten. Als de bacterie onder 'stress' komt te staan, en dus bijvoorbeeld aangevallen wordt door een antibacterieel middel, klonteren de fosfolipiden samen, als olievlekken op het oppervlak van de bacterie. Dergelijke verzwakte zones lopen het risico te barsten onder de waterdruk in de cellen, wat zorgt dat de celinhoud gaat uitlekken, met de dood van de bacterie als gevolg. Dit proces wordt lysis genoemd.
De onderzoekers keken daarna naar een bepaald eiwit, het SlyB-eiwit, waarvan de functie nog niet gekend was. Ze ontdekten dat wanneer cellen stress waarnemen, SlyB-eiwitten zich verplaatsen naar de lekkende fosfolipiden. Daar vormen ze ringvormige nanodisc-structuren, vergelijkbaar met een soort reddingsboei. De structuren beschermen en versterken de zwakkere zones van het buitenmembraan, waardoor overmatig verlies van essentiële eiwitten wordt voorkomen en de overleving van de bacteriën wordt verzekerd. Zonder de SlyB-eiwitten verzwakt het membraan en sterven de bacteriën af door lysis.
De ontdekking biedt perspectieven voor de ontwikkeling van toekomstige vaccins tegen de ziektes die door de Gram-negatieve bacteriën veroorzaakt worden. De onderzoekers zijn al aan het werk om de SlyB-eiwitten in ons voordeel te gebruiken: de eiwitten kunnen worden opgezuiverd en in vaccins worden gebruikt die ons immuunsysteem stimuleren. Zo kan het lichaam inkomende ziektes beter herkennen. Een andere mogelijke toepassing is de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen, die voorkomen dat de bacteriën de nanodisc-structuren kunnen vormen.
"Door ons te richten op deze nanodisc-structuren, proberen we de beschermingsstrategie van de bacteriën om te zetten in hun achilleshiel", vertelt professor Han Remaut, hoofd van de onderzoeksgroep aan het VIB-VUB Centrum voor Structurele Biologie. "Op deze manier proberen we nieuwe methoden te ontwikkelen om Gram-negatieve bacteriën te bestrijden en uiteindelijk de lijst van zorgwekkende ziekteverwekkers van de WHO drastisch in te korten."
