Onderzoekers hebben een nieuwe methode ontwikkeld om te onthullen welke moleculen bacteriën in hun omgeving waarnemen, wat zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe antibiotica.

Onder leiding van onderzoekers van de Sorbonne Université biedt de studie, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Microbiology, een nieuw perspectief op hoe bacteriën hun omgeving waarnemen en zou de ontwikkeling van behandelingen voor bacteriële infecties, waaronder antibioticaresistente infecties, kunnen sturen.

Bacteriën worden voortdurend blootgesteld aan een breed scala aan moleculen in hun omgeving, en velen gebruiken gespecialiseerde eiwitten die 'sensordomeinen' worden genoemd om deze moleculen te detecteren en erop te reageren. Deze eiwitten kunnen fungeren als schakelaars die specifieke genen in de bacteriecel aan- of uitzetten als reactie op het waargenomen molecuul, en alles regelen, van metabolisme tot virulentie.

Ondanks hun cruciale belang waren de precieze moleculen die door veel sensordomeinen werden gedetecteerd onbekend. Om dit aan te pakken, ontwikkelden de onderzoekers een nieuwe methode genaamd SEnSoR, waarbij het sensordomein wordt aangepast zodat het zich bindt aan een synthetisch molecuul in plaats van aan zijn natuurlijke ligand. Dit synthetische molecuul kan vervolgens worden gebruikt om het sensordomein uit een mengsel van eiwitten te 'vissen' en de bindingspartner ervan te identificeren.

Het team gebruikte SEnSoR om de bindingspartners van verschillende sensordomeinen te identificeren van de opportunistische menselijke ziekteverwekker Pseudomonas aeruginosa, die verantwoordelijk is voor een verscheidenheid aan infecties, waaronder longontsteking en sepsis. Ze ontdekten dat deze sensordomeinen een breed scala aan moleculen detecteren, waaronder suikers, aminozuren en lipiden, en dat deze moleculen essentieel zijn voor de overleving van P. aeruginosa in verschillende omgevingen, zoals de menselijke luchtwegen.

"Wij geloven dat deze methode kan worden toegepast op andere bacteriën dan Pseudomonas aeruginosa, waardoor mogelijk de moleculaire doelwitten van een breed scala aan sensordomeinen kunnen worden onthuld en nieuwe inzichten kunnen worden verkregen in de manier waarop bacteriën omgaan met hun omgeving", aldus hoofdauteur van het onderzoek Dr. William Vizcarra. Ortega.

"Deze informatie zou kunnen worden benut voor het ontwerpen van antimicrobiële geneesmiddelen en de ontwikkeling van nieuwe antibiotica die zich richten op sensordomeinen en bacteriële signaalroutes verstoren."

De onderzoekers zijn van mening dat de methode ook kan helpen nieuwe manieren te identificeren om bacteriële infecties te voorkomen en te behandelen. Door bijvoorbeeld de moleculen te identificeren die essentieel zijn voor de overleving van bacteriën in bepaalde omgevingen, kan het mogelijk zijn strategieën te ontwikkelen om de detectie ervan te blokkeren of hun functie te verstoren, waardoor de groei van de bacteriën wordt geremd.

In de toekomst willen de onderzoekers de mogelijke toepassingen van hun methode verder onderzoeken en de rol van sensordomeinen bij antibioticaresistentie onderzoeken. Ze zijn ook van plan de methode te gebruiken om andere soorten bacteriën te bestuderen en nieuwe medicijndoelen te identificeren voor de behandeling van bacteriële infecties.