Wetenschappers hebben een unieke biosynthetische route voor D-glutamaat ontdekt, een belangrijke celwandcomponent in pathogene bacteriën, die zouden kunnen leiden tot de ontwikkeling van medicijnen en landbouwchemicaliën.

Celwanden (peptideglycaan) zijn essentieel voor micro-organismen om de celintegriteit te behouden. Het team onder leiding van professor Toru Dairi, van de Graduate School of Engineering van Hokkaido University, gericht op de biosynthese van D-Glutamaat (Glu), dat een onderdeel is van celwanden. In het algemeen, D-Glu wordt geleverd door een enzym dat Glu-racemasen wordt genoemd. Maar het team ontdekte door zijn vergelijkende genomica van verschillende micro-organismen dat Xanthomonas oryzae - een pathogene bacterie die ervoor zorgt dat de bladeren van rijstplanten wit worden voordat de plant wordt gedood - geen Glu-racemase-genen heeft.

Om erachter te komen wat het ontbrekende stuk compenseert, de onderzoekers voerden shotgun-kloneringsexperimenten uit waarbij de genen van X. oryzae werden geïntroduceerd in Escherichia coli-mutanten die geen D-Glu kunnen produceren. Het team ontdekte dat de twee genen een pad creëerden dat het defect omzeilde, waardoor de productie van D-Glu mogelijk is. In het algemeen, D-Glu bindt met een moleculair complex genaamd UDP-MurNAc-L-Ala, maar in dit pathogene micro-organisme, L-Glu bond met het complex gemedieerd door een van de twee genen die ze identificeerden. Het andere gen epimeriseert (isomeriseert) vervolgens L-Glu tot D-Glu.

"Net als X.oryzae, andere pathogene bacteriën zoals Stenotrophomonas die infecties in het ziekenhuis veroorzaken, kunnen ook de nieuw ontdekte route nemen. We hopen dat de route nieuwe doelen zal opleveren voor de ontwikkeling van medicijnen en landbouwchemicaliën tegen bacteriën, ' zegt Toru Dairi.