Hoewel bacteriën geen zintuiglijke organen hebben in de klassieke zin, ze zijn nog steeds meesters in het waarnemen van hun omgeving. Een onderzoeksgroep aan het Biozentrum van de Universiteit van Basel heeft nu ontdekt dat bacteriën niet alleen reageren op chemische signalen, maar ook tastzin hebben. In hun recente publicatie in Wetenschap , de onderzoekers laten zien hoe bacteriën binnen enkele seconden oppervlakken herkennen en reageren op deze mechanische prikkel. Dit mechanisme wordt ook door ziekteverwekkers gebruikt om hun gastheercellen te koloniseren en aan te vallen.

Of het nu via het slijmvlies of de darmwand is, verschillende weefsels en oppervlakken van ons lichaam zijn toegangspoorten voor bacteriële pathogenen. De eerste paar seconden - het moment van aanraking - zijn vaak cruciaal voor succesvolle infecties. Sommige pathogenen gebruiken mechanische stimulatie als een trigger om hun virulentie te induceren en het vermogen te verwerven om gastheerweefsel te beschadigen. De onderzoeksgroep onder leiding van prof. Urs Jenal, aan het Biozentrum van de Universiteit van Basel, heeft onlangs ontdekt hoe bacteriën voelen dat ze zich op een oppervlak bevinden en wat er precies gebeurt in deze cruciale eerste paar seconden.

Onderzoek richtte zich alleen op chemische signalen

In de afgelopen decennia, onderzoek heeft enorme vooruitgang geboekt bij het onderzoeken hoe bacteriën chemische signalen waarnemen en verwerken. "Echter, we hebben weinig kennis van hoe bacteriën mechanische stimuli uitlezen en hoe ze hun gedrag veranderen als reactie op deze signalen, " zegt Jenal. "Met de niet-pathogene Caulobacter als model, onze groep kon voor het eerst laten zien dat bacteriën een 'gevoel' hebben. Dit mechanisme helpt hen om oppervlakken te herkennen en de productie van de eigen snellijm van de cel te stimuleren."

Hoe bacteriën oppervlakken herkennen en zich eraan hechten

Zwemmende Caulobacter-bacteriën hebben een roterende motor in hun celomhulsel met een lang uitsteeksel, het flagellum. Door de rotatie van het flagellum kunnen de bacteriën zich in vloeistoffen verplaatsen. Tot grote verbazing van de onderzoekers de rotor wordt ook gebruikt als een mechano-sensing orgel. Motorrotatie wordt aangedreven door protonenstroom in de cel via ionenkanalen. Wanneer zwemcellen oppervlakken raken, de motor is gestoord en de protonenflux onderbroken.

De onderzoekers gaan ervan uit dat dit het signaal is dat de reactie opwekt:de bacteriecel stimuleert nu de synthese van een tweede boodschapper, die op zijn beurt de aanmaak van een adhesine stimuleert die de bacteriën binnen enkele seconden stevig aan het oppervlak verankert. "Dit is een indrukwekkend voorbeeld van hoe snel en specifiek bacteriën hun gedrag kunnen veranderen wanneer ze oppervlakken tegenkomen, ' zegt Jenal.

Beter begrip van infectieziekten

"Hoewel Caulobacter een ongevaarlijke omgevingsbacterie is, onze bevindingen zijn zeer relevant voor het begrip van infectieziekten. Wat we ontdekten in Caulobacter geldt ook voor belangrijke menselijke pathogenen, ", zegt Jenal. Om infecties beter onder controle te houden en te behandelen, het is verplicht om processen die plaatsvinden tijdens deze eerste paar seconden na contact met het oppervlak beter te begrijpen.