Onderzoekers van de Universiteit van Texas in Austin hebben het moleculaire doelwit geïdentificeerd waardoor een groep dodelijke ziekteverwekkers zich kan vermenigvuldigen, waaronder Legionella pneumophila, die de veteranenziekte veroorzaakt, en Coxiella burnetii, die Q-koorts veroorzaakt.

De vooruitgang zou kunnen leiden tot nieuwe behandelingsstrategieën voor deze infecties, die fataal kunnen zijn bij mensen met een aangetast immuunsysteem, aldus onderzoekers. Het onderzoek werd uitgevoerd door wetenschappers in het laboratorium van Michael Manson, hoogleraar moleculaire biowetenschappen aan het College of Natural Sciences.

De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Microbiology.

De onderzoekers bestudeerden de evolutie van bacteriën toen ze een algenvoorouder van Legionella en Coxiella begonnen te onderzoeken. Ze realiseerden zich dat dit oeroude organisme nog steeds voorkomt in bepaalde soorten amoeben, waardoor ze goed konden kijken naar de interactie tussen het organisme en zijn gastheer.

"Deze ontdekking stelde ons in staat het mechanisme van pathogenese in realtime te zien, met details op atomair niveau", aldus Manson.

Coauteur Amy Edwards, universitair docent moleculaire biowetenschappen, zei dat het onderzoek diepgaande implicaties zou kunnen hebben voor het vakgebied van de microbiologie en voor het ontwerp van medicijnen die worden gebruikt om deze infecties aan te pakken.

"Het verandert de manier waarop we naar deze organismen kijken", zei Edwards. "Het belicht de fundamentele biologie die ten grondslag ligt aan het voortbestaan ​​van belangrijke menselijke ziekteverwekkers."

Legionella en Coxiella zijn de meest voorkomende oorzaken van door water overgedragen bacteriële longontsteking in de Verenigde Staten, en veroorzaken levensbedreigende infecties waarvoor antibioticatherapie nodig is. Legionella is ook de meest voorkomende oorzaak van in het ziekenhuis opgelopen bacteriële longontsteking.

Om ziekten te veroorzaken moeten Legionella en Coxiella menselijke cellen binnendringen en zich in die cellen vermenigvuldigen. Ze doen dit met behulp van een gespecialiseerd ‘type IV-secretiesysteem’, een moleculaire machine waarmee ze eiwitten in hun gastheercellen kunnen injecteren. Dit systeem wordt ook gebruikt door andere ziekteverwekkers, waaronder Chlamydia en pathogene E. coli.

Met behulp van röntgenkristallografie en elektronenmicroscopie bepaalden de onderzoekers de precieze moleculaire structuur van het secretiesysteem van de voorouder van de algen, waardoor ze het moleculaire doelwit konden lokaliseren.

De resultaten wijzen op een mogelijke therapeutische strategie voor de behandeling van infecties veroorzaakt door Legionella en Coxiella:de ontwikkeling van medicijnen die het secretiesysteem remmen en voorkomen dat de bacteriën menselijke cellen binnendringen.

"Remmers van kleine moleculen die zich op dit secretiesysteem richten, zouden nieuwe therapieën kunnen bieden om verwoestende bacteriële infecties te behandelen of te voorkomen", aldus Manson.

De onderzoekers onderzoeken momenteel potentiële kandidaat-geneesmiddelen en hopen in de toekomst nieuwe behandelingsstrategieën in de kliniek te introduceren.