Bacteriën moeten veranderingen in hun omgeving waarnemen en erop reageren om te overleven, en hun buitenste membranen zijn hun eerste verdedigingslinie. Opwindend nieuw onderzoek onthult een voorheen niet gewaardeerd aspect van deze verdediging, die kunnen worden gebruikt om antibioticaresistente bacteriën te verslaan. Het onderzoek, publicatie 19 december in het open access tijdschrift PLOS Biology door Jean-François Collet aan het UCLouvain's de Duve Institute in België en collega's van de University of Utah en Imperial College London, opent mogelijk de deur naar veelbelovende nieuwe behandelingen.

Bacteriën verschenen meer dan een miljard jaar voor de mens op aarde, en al bijna 350 jaar verkennen mensen ze om te begrijpen hoe ze werken en, bovenal, om te proberen degenen te bestrijden die hen schade berokkenen. Steeds meer bacteriën worden resistent tegen beschikbare antibiotica omdat ze nieuwe verdedigingsmechanismen verwerven.

Zogenaamde "gram-negatieve" bacteriën, zoals E coli (en de bacteriën die builenpest en gonorroe veroorzaken), hebben twee buitenste membranen 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 behuizing, met het periplasma als de buitenste vestingmuur. Bacteriën controleren op elke vorm van verstoring van hun buitenmembraan, zoals de aanwezigheid van een membraan-targeting antibioticum, en stuur een relaissignaal naar het cytoplasma om een ​​geschikte reparatiereactie op te zetten. Deze reactie kan de bacteriën resistent maken tegen de effecten van het antibioticum.

Tijdens het bestuderen van deze stress-signaleringsroute, de wetenschappers ontdekten dat door de afstand tussen de twee membranen (de grootte van het periplasma) te vergroten, ze het signaal en dus de beschermende reactie konden blokkeren. Door de grotere afstand konden de schildwachten op het buitenmembraan de bacterie niet waarschuwen dat hij in gevaar was en dat hij zijn verdediging moest activeren. De onderzoekers ontdekten toen dat ze de grotere afstand tussen de membranen konden compenseren door de stress-signalerende eiwitten langer te maken. Dit toont aan dat de afstand tussen de twee membranen een cruciaal aspect is van de bacteriële stressrespons, en een die kan worden uitgebuit door nieuwe antibiotica.

Gram-negatieve bacteriën zijn buitengewoon moeilijk te bestrijden met antibiotica omdat hun dubbele membranen zo moeilijk te penetreren zijn. Echter, met behulp van deze nieuwe inzichten, onderzoekers kunnen nu zoeken naar verbindingen die de afstand tussen de membranen vergroten en de beschermende reactie op antibiotica verstoren. Deze verbindingen kunnen ook de momenteel beschikbare antibiotica effectiever maken en antibioticaresistente bacteriën weer gevoelig maken.