Nieuwe ontdekking in de strijd tegen bacteriën

Bestorming van het kasteel: nieuwe ontdekking in de strijd tegen bacteriën

Bacteriën moeten veranderingen in hun omgeving waarnemen en erop reageren om te overleven. Hun buitenste membranen zijn de eerste verdedigingslinie. Nieuw onderzoek heeft een fascinerend, voorheen onbekend aspect van deze verdediging onthult, dat kan worden gebruikt om antibioticaresistente bacteriën verslaanbaar te maken. Het onderzoek, gepubliceerd op 19 december in het open access-tijdschrift PLOS Biology door Jean-François Collet van UCLouvain's de Duve Instituut in België en collega's van de Universiteit van Utah en Imperial College London, opent mogelijk de deur naar veelbelovende nieuwe behandelingen.

Bacteriën verschenen meer dan een miljard jaar eerder op aarde dan de mens. Bijna 350 jaar lang hebben mensen ze onderzocht om te begrijpen hoe ze werken en vooral om degene die hen schade toebrengen te bestrijden. Meer en meer bacteriën worden resistent tegen beschikbare antibiotica omdat ze nieuwe afweermechanismen ontwikkelen.

Zogenaamde "gramnegatieve" bacteriën, zoals E. coli (en de bacteriën die builenpest en gonorroe veroorzaken), hebben twee buitenmembranen die worden gescheiden door een gebied dat bekend staat als de periplasmatische ruimte. Hoofdauteur Jean-François Collet vergelijkt deze bacteriën graag met een kasteel met een dubbele beschermende ommuring, met het periplasma als buitenbeuk. Bacteriën houden elke vorm van verstoring van het buitenmembraan in de gaten, zoals de aanwezigheid van een tegen het membraan gericht antibioticum, en sturen een signaal naar het cytoplasma om een gepaste reparatiereactie in gang te zetten. Deze reactie kan de bacteriën resistent maken tegen de effecten van het antibioticum.

Tijdens het bestuderen van deze stress-signalerende route, ontdekten de wetenschappers dat ze door het vergroten van de afstand tussen de twee membranen (de grootte van het periplasma) het signaal en dus de beschermende respons konden blokkeren. Door de toegenomen afstand konden de schildwachten aan de buitenmembraan de bacterie niet waarschuwen dat ze in gevaar was en dat ze de afweer moest activeren. De onderzoekers ontdekten vervolgens dat ze de toegenomen afstand tussen de membranen konden compenseren door de lengte van de stress-signalerende eiwitten te vergroten. Dit toont aan dat de afstand tussen de twee membranen een kritisch aspect is van de bacteriële stressreactie, en een die zou kunnen worden uitgebuit door nieuwe antibiotica.

Gramnegatieve bacteriën zijn uitzonderlijk moeilijk te doden met antibiotica omdat hun dubbele membranen zo moeilijk te penetreren zijn. Met behulp van deze nieuwe inzichten kunnen onderzoekers nu zoeken naar verbindingen die de afstand tussen de membranen vergroten en de beschermende reactie tegen antibiotica verstoren. Deze verbindingen zouden de momenteel beschikbare antibiotica ook effectiever kunnen maken en antibioticaresistente bacteriën weer gevoelig maken.

More details about this discovery in ScienceToday