Brussel - Veel ziekteverwekkers bezitten een ‘interne tijdbom’, een dodelijk mechanisme dat tegen henzelf kan ingezet worden. Onderzoekers van VIB aan de Vrije Universiteit Brussel konden, na jaren werk, de structuur en het werkingsmechanisme van de betrokken eiwitten blootleggen. Dit opent de weg naar middelen die de interne tijdbom op scherp kunnen zetten en hopelijk kunnen uitgroeien tot een nieuwe klasse antibiotica. De vorsers halen met hun onderzoek het toptijdschrift Molecular Cell – met felicitaties van de redactie.
Het zit in de genen
Nathalie De Jonge, Remy Loris en hun collega’s van het VIB-departement Moleculaire en Cellulaire Interacties aan de vub hebben zich al jaren vastgebeten in de precieze structuur en werking van een nog weinig bestudeerd systeem, het toxine-antitoxine complex. Pas de jongste paar jaar begint ook de rest van de wetenschappelijke wereld het grote belang van dat systeem in te zien. “Het aantal artikelen erover explodeert”.
Alle levende wezens, mensen zowel als bacteriën, bewaren hun erfelijke informatie op dezelfde manier, in de stof dna. In elke menselijke cel zitten 46 netjes opgevouwen dna-draden van samen twee meter lang; bacteriën komen toe met pakweg een millimeter aan DNA. Een stukje DNA dat het recept beschrijft voor één eigenschap, bijvoorbeeld “hoe maak je citroenzuur”, of “hoe laat je haar krullen” , heet een gen. Mensen hebben enkele tienduizenden genen.
Gif en tegengif
als je erfelijke informatie beschadigd raakt, is er een goede kans dat je ziek wordt, of het zelfs niet overleeft. In de loop der tijden ontdekten de bacteriën een handige manier om interessante genen extra te beschermen: het toxine-antitoxine (T-A) systeem. In de buurt van het te beschermen gen stoppen ze een T-A gen. Dat beschrijft een gifstof én haar tegengif. Zolang de cel beide produceert, is er niets aan de hand. Maar als om een of andere reden het stuk DNA waarop het T-A gen ligt, beschadigd of verloren raakt, stopt de aanmaak van gif en tegengif en begint een tijdbom te tikken. Het gif is immers stabieler dan het tegengif en wordt langzamer afgebroken door de opruimdienst van de cel. Vroeg of laat is het tegengif weg, terwijl er nog genoeg gif over is om de bacterie te doden. Eindresultaat: bacteriën die hun T-A gen kwijtraken – en dus waarschijnlijk ook schade hebben aan de interessante genen er net naast – kunnen zich niet voortplanten.
Onze bekendste darmbewoner, de bacterie Escherichia coli – E. coli voor de vrienden – heeft op vijf plaatsen in haar DNA zo’n T-A systeem zitten. Mycobacterium tuberculosis zelfs op 60 plaatsen.
Huzarenstukje
Het T-A trucje is al een hele tijd bekend, maar niemand wist precies hoe de eiwitten in elkaar zaten die de instructies van het T-A gen uitvoeren. De VIB-onderzoekers zijn er nu in geslaagd om in detail op te helderen hoe gif en antigif eruit zien, hoe ze precies met elkaar reageren, en welke vorm(en) ze daarbij aannemen. Een huzarenstukje, dat de gelijktijdige inzet van een hele reeks verschillende technieken heeft gevergd. Een van de problemen was bijvoorbeeld dat een deel van het tegengif geen vaste structuur had, maar vormeloos was – en daardoor eigenlijk niet in beeld te brengen.
Toekomst
Nu we voor het eerst weten hoe de tijdbom precies werkt (of juister: een van de tijdbommen, want er zijn verschillende, nauw verwante T-A systemen) kunnen de biomedici beginnen met middelen te zoeken die de interne tijdbom van ziekteverwekkende bacteriën op scherp zetten: bijvoorbeeld een middel dat het gif-eiwit nabootst, of een middel dat het antigif-eiwit blokkeert, of een middel dat de reactie tussen gif en antigif verstoort. Misschien groeit daar een nieuwe klasse antibiotica uit – al leert de ervaring dat de natuur op de meeste zetten van de wetenschap een tegenzet achter de hand heeft.
Heeft u verdere vragen? Contacteer het VIB : patienteninfo@vib.be
Nathalie De Jonge, Remy Loris en hun collega’s van het VIB-departement Moleculaire en Cellulaire Interacties aan de vub hebben zich al jaren vastgebeten in de precieze structuur en werking van een nog weinig bestudeerd systeem, het toxine-antitoxine complex. Pas de jongste paar jaar begint ook de rest van de wetenschappelijke wereld het grote belang van dat systeem in te zien. “Het aantal artikelen erover explodeert”.
Alle levende wezens, mensen zowel als bacteriën, bewaren hun erfelijke informatie op dezelfde manier, in de stof dna. In elke menselijke cel zitten 46 netjes opgevouwen dna-draden van samen twee meter lang; bacteriën komen toe met pakweg een millimeter aan DNA. Een stukje DNA dat het recept beschrijft voor één eigenschap, bijvoorbeeld “hoe maak je citroenzuur”, of “hoe laat je haar krullen” , heet een gen. Mensen hebben enkele tienduizenden genen.
Gif en tegengif
als je erfelijke informatie beschadigd raakt, is er een goede kans dat je ziek wordt, of het zelfs niet overleeft. In de loop der tijden ontdekten de bacteriën een handige manier om interessante genen extra te beschermen: het toxine-antitoxine (T-A) systeem. In de buurt van het te beschermen gen stoppen ze een T-A gen. Dat beschrijft een gifstof én haar tegengif. Zolang de cel beide produceert, is er niets aan de hand. Maar als om een of andere reden het stuk DNA waarop het T-A gen ligt, beschadigd of verloren raakt, stopt de aanmaak van gif en tegengif en begint een tijdbom te tikken. Het gif is immers stabieler dan het tegengif en wordt langzamer afgebroken door de opruimdienst van de cel. Vroeg of laat is het tegengif weg, terwijl er nog genoeg gif over is om de bacterie te doden. Eindresultaat: bacteriën die hun T-A gen kwijtraken – en dus waarschijnlijk ook schade hebben aan de interessante genen er net naast – kunnen zich niet voortplanten.
Onze bekendste darmbewoner, de bacterie Escherichia coli – E. coli voor de vrienden – heeft op vijf plaatsen in haar DNA zo’n T-A systeem zitten. Mycobacterium tuberculosis zelfs op 60 plaatsen.
Huzarenstukje
Het T-A trucje is al een hele tijd bekend, maar niemand wist precies hoe de eiwitten in elkaar zaten die de instructies van het T-A gen uitvoeren. De VIB-onderzoekers zijn er nu in geslaagd om in detail op te helderen hoe gif en antigif eruit zien, hoe ze precies met elkaar reageren, en welke vorm(en) ze daarbij aannemen. Een huzarenstukje, dat de gelijktijdige inzet van een hele reeks verschillende technieken heeft gevergd. Een van de problemen was bijvoorbeeld dat een deel van het tegengif geen vaste structuur had, maar vormeloos was – en daardoor eigenlijk niet in beeld te brengen.
Toekomst
Nu we voor het eerst weten hoe de tijdbom precies werkt (of juister: een van de tijdbommen, want er zijn verschillende, nauw verwante T-A systemen) kunnen de biomedici beginnen met middelen te zoeken die de interne tijdbom van ziekteverwekkende bacteriën op scherp zetten: bijvoorbeeld een middel dat het gif-eiwit nabootst, of een middel dat het antigif-eiwit blokkeert, of een middel dat de reactie tussen gif en antigif verstoort. Misschien groeit daar een nieuwe klasse antibiotica uit – al leert de ervaring dat de natuur op de meeste zetten van de wetenschap een tegenzet achter de hand heeft.
Heeft u verdere vragen? Contacteer het VIB : patienteninfo@vib.be
