Onderzoekers van het Quadram Institute hebben genen geïdentificeerd die coderen voor een voorheen onontdekte versie van het botulinum-neurotoxine in bacteriën uit de darm van een koe.

Dit is de eerste keer dat een intacte cluster van genen voor het maken van botulinum-neurotoxine is gevonden buiten de bacterie Clostridium botulinum of zijn naaste verwanten. en pas de tweede melding van een nieuw botulinumtoxine in de afgelopen 40 jaar.

Clostridium botulinum is een gevaarlijke ziekteverwekker die het zeer krachtige botulinumtoxine vormt, die bij inname botulisme veroorzaakt, een dodelijke neuroparalytische ziekte. Maar botulinumneurotoxine wordt nu ook gebruikt in een reeks medische procedures, maar ook voor cosmetische doeleinden. De ontdekking van dit nieuwe type botulinumneurotoxine, uit onverwachte hoek, heeft het potentieel om het scala aan medische toepassingen nog verder uit te breiden.

De genen die coderen voor het botulinumtoxine-eiwit, samen met aanvullende eiwitten die het botulinumtoxine beschermen en ervoor zorgen dat het functioneert, zijn georganiseerd als een genencluster. Bij nieuw onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift FEBS-brieven , wetenschappers van het Quadram Institute hebben een zoekopdracht uitgevoerd in de Whole Genome Sequence-database van het National Center for Biotechnology Information. Met behulp van bioinformatica technieken, Dr. Jason Brunt en Dr. Andrew Carter, in samenwerking met professor Mike Peck en Dr. Sandra Stringer, screende deze database op andere vermeldingen die vergelijkbaar waren met de voorspelde eiwitten die het botulinumtoxine-gen zou produceren. De studie werd gefinancierd door de Biotechnology and Biological Sciences Research Council.

Deze zoektocht identificeerde een voorheen onontdekt gencluster dat codeert voor een nieuw botulinum-neurotoxine en accessoire-eiwitten in het genoom van een soort Enterococcus-bacteriën geïsoleerd uit koeienuitwerpselen.

Enterococcus-bacteriën komen typisch voor in het maagdarmkanaal van dieren en mensen. Sommige zijn commensalen, deel uitmaken van het normale microbioom dat de darm bevolkt. Van anderen is bekend dat ze ziekten veroorzaken. Deze specifieke stam werd geïsoleerd uit koeuitwerpselen in de VS, maar het is niet bekend of de koe tekenen van botulisme vertoonde. Analyse suggereert dat het gencluster waarschijnlijk actief tot expressie wordt gebracht en het toxine produceert, dus het onderzoeksteam is geïnteresseerd in verder onderzoek om te begrijpen welke effecten het dragen van deze bacterie op de dieren heeft.

Naast het begrijpen van de implicaties van het vinden van deze nieuwe variant van het botulisme-gencluster in een niet-clostridium soort darmbacterie, het team is geïnteresseerd in het onderzoeken hoe het kan helpen bij het ontwikkelen van nieuwe behandelingen voor ziekten. De onderzoekers hebben aanwijzingen gevonden uit 3D-structuurmodellering dat deze nieuwe versie van het toxine mogelijk een nieuw targetingmechanisme bezit, waardoor het een breder scala aan aandoeningen zou kunnen behandelen.

"Eenmaal uitgedrukt als een eiwit, dit nieuwe neurotoxine kan nieuwe eigenschappen bezitten, zoals immunomodulerende eigenschappen waardoor het bruikbaar is voor een zeer breed scala aan medische problemen. Het kan ook eigenschappen hebben die het een ideale kandidaat maken voor gebruik als alternatief voor bestaande botulinum-neurotoxinen zoals Botox", aldus Dr. Jason Brunt.

"Het is een intrigerende vraag hoe deze Enterococcus-stam een ​​botulinum-neurotoxine-gencluster kreeg, welk voordeel het deze bacterie oplevert, en er is verder werk nodig om de implicaties van onze belangrijke bevinding met betrekking tot de mogelijkheid van overdracht tussen bacteriën te onderzoeken. Verder werk is ook nodig om dit nieuwe toxine te karakteriseren, maar de eerste aanwijzingen zijn dat dit een zeer belangrijke ontdekking kan zijn. We zullen nu de potentie van dit nieuwe botulinumtoxine bepalen en hoe het als therapeutisch middel kan worden gebruikt. " zei Dr. Andrew Carter.