Je leest:

Geheim van inactieve bacterie ontrafeld

Geheim van inactieve bacterie ontrafeld

Auteur: | 4 oktober 2017

Wetenschappers van de rijksuniversiteit Groningen ontdekten dat bacteriën zichzelf met behulp van één eiwit in een inactieve stand kunnen parkeren. Dan zijn de bacteriën minder gevoelig voor een aantal veelgebruikte antibiotica. Met kennis over de werking van het ontdekte eiwit wordt het wellicht mogelijk om nieuwe antibiotica te ontwikkelen.

Ribosome2a
Een complex van twee ribosomen. In het smalle gedeelte zorgt één enkel eiwit ervoor dat de ribosomen bij elkaar blijven.

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.

Poolman is ervan overtuigd dat dit mechanisme wijdverspreid is in de bacteriewereld. “We hebben verwantschapsonderzoek gedaan en bij meer dan 95 procent van de organismen, waarvan het genoom bekend is, vinden we dit eiwit terug”, zegt hij. “Het is me een raadsel dat dit eiwit zo lang onopgemerkt is gebleven.”

Vaak inactief

Een bacterie kan zijn ribosomen niet voortdurend inactief houden. “Op het moment dat de bacterie voldoende voedingsstoffen heeft, begint de aanmaak van nieuw boodschapper-RNA. Er ontstaat dan een soort competitie tussen het boodschapper-RNA en het eiwit dat de ribosomen bij elkaar houdt. Uiteindelijk drukt het boodschapper-RNA het eiwit eruit en zijn de ribosomen weer actief”, legt Poolman uit.

Ribosome2f
Dit is hoe het eiwit (oranje en blauw) bindt aan twee ribosomen (paars).

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.”

Bron:

  • Linda Franken e.a. A general mechanism of ribosome dimerization revealed by single-particle cryo-electron microscopy Nature Communications, 28 september 2017 (online), doi:10.1038/s41467-017-00718-x
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 04 oktober 2017

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.