Nieuw onderzoek gepubliceerd in Natuur Microbiologie heeft een eiwit aan het licht gebracht dat functioneert als een membraanstofzuiger en dat een potentieel nieuw doelwit voor antibiotica zou kunnen zijn.

Het team van Newcastle University onthult hoe de verwijdering van bepaalde lipiden uit het buitenmembraan een kwetsbaarheid kan opleveren voor gramnegatieve bacteriën. Ze stellen voor dat dit systeem kan worden misbruikt door medicijnen om bacteriële virulentie te verminderen, en om verschillende antibiotica effectiever te maken.

Het bacteriële membraan reinigen

Gram-negatieve bacteriën zoals E. coli hebben twee membranen, een binnenmembraan en een buitenmembraan.

Het buitenmembraan is een asymmetrische dubbellaag met een binnenblad van fosfolipiden en een buitenblad dat bijna uitsluitend uit lipopolysaccharide bestaat.

Het lipopolysacharide vormt een met suiker bedekte laag op het oppervlak van Gram-negatieve bacteriën die een zeer effectieve barrière vormt voor vettige, hydrofobe moleculen en veroorzaakt resistentie tegen antibiotica en andere schadelijke verbindingen.

Echter, fosfolipiden uit het binnenste blaadje accumuleren spontaan in het buitenste blaadje van het buitenste membraan, het vormen van "eilanden" te midden van het lipopolysacharide die de doorlaatbaarheid van het buitenmembraan van toxische verbindingen verhogen. Die fosfolipidemoleculen moeten uit het buitenste blad worden verwijderd om de permeabiliteitsbarrière en asymmetrie van het buitenmembraan te herstellen.

Dit proces wordt uitgevoerd door het onderhoud van het lipide-asymmetrie (Mla) -systeem, die aanwezig is in de meeste Gram-negatieve bacteriën. Het MlaA-eiwit, de focus van het onderzoek, is de buitenste membraancomponent van het Mla-systeem.

Hoofdauteur en hoogleraar Membrane Protein Structural Biology binnen het Institute for Cell and Molecular Biosciences aan de Universiteit van Newcastle, Bert van den Berg legt uit:"Onze driedimensionale structuren en functionele gegevens laten zien dat MlaA een donut vormt in het binnenblad van het buitenmembraan. Dit bindt fosfolipiden uit het buitenblad en verwijdert deze via het centrale kanaal, enigszins vergelijkbaar met een stofzuiger.

"Onze studie belicht een fundamenteel en belangrijk proces in Gram-negatieve bacteriën en is een startpunt om te bepalen of het Mla-systeem van Gram-negatieve pathogenen het doelwit kan zijn van medicijnen om bacteriële virulentie te verminderen, en om verschillende antibiotica effectiever te maken."

Het Instituut voor Cel- en Moleculaire Biowetenschappen heeft tot doel onderzoek van de hoogste kwaliteit te ondersteunen en te ontwikkelen om de fundamentele kenmerken van de werkende cellen te begrijpen, waarbij speciale nadruk wordt gelegd op problemen die relevant zijn voor de geneeskunde. Het team van het Instituut dat samen met hun internationale medewerkers werkt, gaat nu verder met het bestuderen van het MlaA-eiwit als doelwit voor antibiotica.