Onderzoekers van de Universiteit van Californië in San Diego hebben een manier ontwikkeld om te meten hoe mutaties in een paar eiwitten de celsignalering in bacteriën beïnvloeden. De methode zou kunnen helpen bij het identificeren van mutaties die bacteriën resistent maken tegen antibiotica of andere behandelingen, en zou ook kunnen worden gebruikt om nieuwe medicijnen te ontwerpen die zich op specifieke eiwitparen richten.

"We zijn geïnteresseerd in het begrijpen hoe mutaties in eiwitten de manier kunnen beïnvloeden waarop cellen met elkaar communiceren", zegt Jeff Hasty, hoogleraar bio-engineering aan de UC San Diego en senior auteur van de studie, gepubliceerd op 10 november in het tijdschrift Molecular Systems. Biologie. "Dit is belangrijk omdat het ons kan helpen begrijpen hoe mutaties bijdragen aan ziekten, zoals kanker, en hoe we nieuwe therapieën kunnen ontwikkelen om die mutaties aan te pakken."

In het onderzoek concentreerden Hasty en zijn team zich op een paar eiwitten genaamd LuxR en LuxI, die betrokken zijn bij celsignalering in de bacterie Vibrio fischeri. V. fischeri is een bioluminescente bacterie die leeft in de lichtorganen van bepaalde vissen en inktvissen. Wanneer V. fischeri-cellen worden blootgesteld aan een bepaalde chemische stof, werken LuxR en LuxI samen om een ​​gen te activeren dat luciferase produceert, een enzym dat licht uitzendt.

De onderzoekers gebruikten een techniek genaamd fluorescentie-resonantie-energieoverdracht (FRET) om de interactie tussen LuxR en LuxI te meten. FRET is een proces waarbij energie wordt overgedragen van het ene fluorescerende molecuul naar het andere. De onderzoekers bevestigden één fluorescerend molecuul aan LuxR en een ander aan LuxI, en gebruikten vervolgens een microscoop om de hoeveelheid energieoverdracht tussen de twee moleculen te meten.

De onderzoekers ontdekten dat mutaties in LuxR of LuxI de interactie tussen de twee eiwitten konden beïnvloeden, en dat de sterkte van de interactie gecorreleerd was met het niveau van de lichtproductie. Dit suggereert dat mutaties die de interactie tussen LuxR en LuxI verstoren, ervoor kunnen zorgen dat V. fischeri-cellen minder reageren op het chemische signaal dat de lichtproductie veroorzaakt.

De onderzoekers ontdekten ook dat mutaties in LuxR en LuxI verschillende effecten kunnen hebben, afhankelijk van de context waarin ze plaatsvonden. Een mutatie die de interactie tussen LuxR en LuxI in één stam van V. fischeri verstoorde, had bijvoorbeeld niet hetzelfde effect in een andere stam. Dit suggereert dat de effecten van mutaties contextafhankelijk kunnen zijn, en dat het belangrijk is om bij het interpreteren van de effecten rekening te houden met de specifieke omgeving waarin een mutatie plaatsvindt.

"Onze studie biedt een manier om de effecten van mutaties op eiwitinteracties op een kwantitatieve manier te meten", zegt Hasty. "Deze informatie kan ons helpen begrijpen hoe mutaties bijdragen aan ziekten en hoe we nieuwe therapieën kunnen ontwerpen om die mutaties aan te pakken."

Naast Hasty was de studie ook co-auteur van UC San Diego afgestudeerde student Alexander Wong en postdoctoraal onderzoeker Michael Harrington. De studie werd ondersteund door de National Institutes of Health.