Onderzoekers effenen de weg naar een nieuwe therapeutische benadering voor gonorroe door licht te werpen op het mechanisme achter belangrijke eiwitten op het buitenmembraan van de Neisseria gonorrhoeae-bacterie.

Toekomstige therapieën kunnen komen in de vorm van nieuwe antibiotica of, nog beter, een vaccin.

De bevindingen zijn vooral belangrijk omdat Neisseria gonorrhoeae als een "superbug" wordt beschouwd vanwege zijn resistentie tegen alle klassen antibiotica die beschikbaar zijn voor de behandeling van infecties.

Gonorroe, een seksueel overdraagbare aandoening waarvan het aantal wereldwijd jaarlijks met 78 miljoen nieuwe gevallen groeit, is zeer schadelijk voor de reproductieve en neonatale gezondheid indien onbehandeld of onjuist behandeld.

Het kan leiden tot endometritis, eileiderontsteking, buitenbaarmoederlijke zwangerschap, epididymitis en onvruchtbaarheid. Baby's van geïnfecteerde moeders lopen een verhoogd risico op blindheid.

Onderzoek geleid door co-corresponderende auteurs Aleksandra Sikora van Oregon State University en Nicholas Noinaj van Purdue University biedt belangrijke structurele en functionele inzichten in een multicomponent eiwitcomplex dat bekend staat als BAM, afkorting voor beta-barrel assemblagemachines.

Bij Gram-negatieve bacteriën, BAM is verantwoordelijk voor de biogenese van beta-barrel-eiwitten op de buitenmembranen van de cellen.

Buitenmembraaneiwitten hebben cruciale fysiologische en structurele functies, waaronder de verwerving van voedingsstoffen, afscheiding, signaaltransductie, buitenmembraanbiogenese, en beweeglijkheid. Bij pathogene bacteriën die eiwitten leiden ook tot gastheerkolonisatie en kunnen immuunreacties uitbuiten, virulentie te vergemakkelijken.

BamA is het belangrijkste onderdeel van de bèta-vat assemblagemachine, en deze studie keek naar twee andere componenten, BamD en BamE.

Onderzoekers ontdekten dat in N. gonorrhoeae, BamE wordt blootgesteld aan het celoppervlak, maar is niet essentieel voor de levensvatbaarheid van de cellen. Omgekeerd, BamD had de tegenovergestelde eigenschappen:niet op het oppervlak weergegeven, maar essentieel voor de levensvatbaarheid.

Echter, toen BamE uitgeschakeld werd in experimenten, BamD kwam naar de oppervlakte.

"Het verlies van BamE veranderde de samenstelling van de celenvelop en leidde tot langzamere celgroei, " zei Sikora, universitair hoofddocent aan het OSU College of Pharmacy. "Het leidde ook tot een toename van zowel de gevoeligheid voor antibiotica als de vorming van membraanblaasjes die grotere hoeveelheden vaccinantigenen bevatten."

Sikora merkte op dat zowel BamD als BamE tot expressie worden gebracht in diverse gonokokkenisolaten en in verschillende groeifasen.

"De opgeloste structuren van Neisseria BamD en BamE delen algemene vouwen met E. coli-eiwitten, maar er zijn ook verschillen die belangrijk kunnen zijn voor de functie, "zei ze. "Dus hoewel BAM geconserveerd is over Gram-negatieve bacteriën, er zijn structurele en functionele verschillen van soort tot soort die waarschijnlijk kunnen worden benut bij het ontwikkelen van soortspecifieke therapieën om multidrugresistentie te bestrijden."

Bijvoorbeeld, in E. coli, BamE is niet aan het oppervlak blootgesteld; ook, de afwezigheid van BamE in E. coli leidt er niet toe dat BamD op het buitenmembraan wordt weergegeven.

"Dat is verder bewijs dat BamE een nieuw vaccindoelwit kan zijn tegen N. gonorrhoeae, " Zei Sikora. "We hebben veel biologie gedaan, evenals structuuroplossing die ons hulpmiddelen geeft om nieuwe therapieën mogelijk te maken. In de strijd tegen multidrugresistentie, de ideale manier om ziekte te voorkomen is een vaccin, en het hebben van een structuur van BamE opent de deur naar een structurele vaccinologiebenadering."

Bevindingen werden gepubliceerd in de Tijdschrift voor biologische chemie .