Geheim van inactieve bacterie ontrafeld

Resistentie tegen antibiotica is een groot probleem, omdat iemand dan niet meer beter wordt van dit geneesmiddel. Eén van de oorzaken is waarschijnlijk dat antibiotica zich richten tegen actieve bacteriën, terwijl bacteriën in een natuurlijke situatie heel vaak in een inactieve stand zullen zijn. Dat schrijven wetenschappers van de rijksuniversiteit Groningen in Nature Communications.

Enkele veelgebruikte antibiotica (zoals gentamicine en azithromycine) binden aan de ribosomen van een bacteriecel. Ribosomen zijn de fabriekjes van een cel, waarin bijna alle eiwitten worden gemaakt. De hoeveelheid eiwitten die ribosomen maken is volledig afgestemd op de behoefte van de cel. Als een cel even niet meer hoeft te groeien of onvoldoende voedingsstoffen tot zijn beschikking heeft, is eiwitproductie tijdelijk overbodig.

“Een cel kan zijn ribosomen dan afbreken, maar dat is zonde, want als de eiwitproductie dan weer wel nodig is moet de cel eerst nieuwe ribosomen aanmaken”, legt Bert Poolman, hoogleraar biochemie aan de rijksuniversiteit Groningen, uit. “Vijftig jaar geleden werd voor het eerst waargenomen dat ribosomen een dimeer kunnen vormen, maar het is decennialang onduidelijk gebleven wat dit betekende. In een dimeer zitten twee ribosomen aan elkaar vast en we weten sinds kort dat daardoor de aanmaak van eiwitten stil komt te liggen.”

Wijdverspreid mechanisme

Poolman en zijn team hebben nu voor het eerst gezien hoe de vorming van een inactief ribosoom in zijn werk gaat. Zij bekeken de ribosomen van de bacterie Lactococcus lactis met behulp van hoge resolutie elektronenmicroscopie. “Met een resolutie van minder dan een halve nanometer is het mogelijk om moleculaire details van eiwitten te zien”, vertelt Poolman. “Je kunt dus zien hoe moleculen eruit zien en hoe ze plakken in het ribosoom.”

De wetenschappers ontdekten dat één eiwit verantwoordelijk is voor de vorming van inactieve ribosomen. Dat eiwit plakt zich op zo’n manier in het ribosoom dat boodschapper-RNA, dat normaal gesproken zorgt voor de aanmaak van eiwitten, er niet meer in past. De aanmaak van eiwitten komt daardoor stil te liggen.

Wel benadrukt hij dat de ribosomen van bacteriën in natuurlijke situaties voor het grootste gedeelte inactief zullen zijn. “In het laboratorium kunnen bacteriën optimaal groeien, maar in de natuur niet. Daar geldt toch vaak een beperking in de voedingsstoffen die een bacterie kan opnemen.”

Structuur gebruiken

Deze waarneming heeft belangrijke consequenties voor de werking van enkele veelgebruikte antibiotica. Die antibiotica richten zich tegen actieve ribosomen, maar zijn niet werkzaam tegen inactieve ribosomen. Aangezien de ribosomen van veel bacteriën voor het grootste deel van de tijd inactief zijn, werken veel antibiotica niet effectief.

“Misschien willen we antibiotica gaan ontwikkelen die ook werken tegen inactieve ribosomen”, zegt Poolman. “Wij hebben nu een klein stapje gezet in die richting door de structuur van het inactieve ribosoom en het eiwit dat daarvoor verantwoordelijk is te ontrafelen. Wetenschappers kunnen die structuur gebruiken om nieuwe antibiotica te ontwikkelen.”