Biochemici van McGill University krijgen een goed beeld van hoe een specifiek enzym dat deel uitmaakt van het menselijk immuunsysteem, interageert met een bepaalde groep bacteriën die als gramnegatief worden beschreven.

Onderzoekers over de hele wereld "hebben het enzym bestudeerd, bekend als AOAH, al meer dan 30 jaar. Dit is de eerste keer dat iemand precies kan zien hoe het eruit ziet, " volgens Bhushan Nagar, een universitair hoofddocent biochemie aan de McGill University in Montreal.

Meer dan dat, de 3D-beelden legden een moment in de tijd vast dat laat zien hoe AOAH een toxisch molecuul inactiveert dat gewoonlijk deel uitmaakt van verschillende gramnegatieve bacteriën. Het onderzoek is uitgevoerd bij de Canadian Light Source.

Er zijn talloze soorten gramnegatieve bacteriën in de omgeving. Hoewel sommige onschadelijk zijn, velen veroorzaken een verscheidenheid aan menselijke ziekten, zegt Nagar. Bijvoorbeeld, verschillende soorten zoals E. coli en Salmonella, door voedsel overgedragen ziekten veroorzaken. Anderen veroorzaken infecties zoals longontsteking, meningitis, bloedbaaninfecties of gonorroe.

Sommige soorten gramnegatieve bacteriële infecties vertonen resistentie tegen geneesmiddelen en worden steeds moeilijker te behandelen, waardoor het nog belangrijker wordt om te begrijpen hoe het menselijke immuunsysteem met hen omgaat.

Wanneer zich een infectie ontwikkelt, het veroorzaakt over het algemeen ontstekingen door een toxische component van de buitenste schil van gramnegatieve bacteriën, lipopolysaccharide (LPS) genoemd - ook vaak aangeduid als een endotoxine.

"Ontsteking is een beschermende reactie van het immuunsysteem bij het bestrijden van infecties, ' zegt Nagar.

Het is wat koorts veroorzaakt, pijn, zwelling en soms roodheid van de huid. Maar er is een mooie balans. Te veel ontstekingen kunnen ervoor zorgen dat iemand zieker wordt en zelfs sterft, terwijl te weinig niet helpt om de bacteriën te doden die de infectie veroorzaken. Het immuunsysteem regelt dit probleem door de ontsteking te dempen na de eerste acute reactie. Op die manier, de ontsteking veroorzaakt geen overmatige schade.

Nadat de infectie is verdwenen, het systeem moet zichzelf resetten, zodat het voorbereid is om nieuwe infecties te bestrijden. Deze taak valt in handen van het AOAH-enzym. Met de gramnegatieve bacterie bleek dat de AOAH-doelen, bindt aan, en verwijdert twee specifieke regio's op LPS, waardoor het ondoeltreffend wordt en het systeem opnieuw wordt ingesteld.

De onderzoekers konden de beelden zien met behulp van een gekristalliseerd monster van AOAH gebonden aan een deel van de LPS. De resultaten maakten een gedetailleerd beeld van de moleculaire structuur van AOAH mogelijk en lieten duidelijk zien welke delen van het oppervlak een interactie aangingen met het toxine.

"We konden het moleculaire mechanisme zien dat het enzym gebruikt om delen van LPS af te knippen om het te inactiveren, ' zegt Nagar.

De bevindingen werden gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences eerder dit jaar.

De afbeeldingen geven een kaart aan het AOAH-enzym en openen de deur naar andere onderzoeksrichtingen. Sommige vormen van AOAH worden geassocieerd met bepaalde ziekten zoals astma en chronische sinusitis. Het kennen van de volledige structuur zal onderzoekers helpen beter te begrijpen wat de ziekteverwekkende variaties zijn en zou details kunnen opleveren die nodig zijn om nieuwe behandelingen voor infecties te ontwikkelen of benaderingen om ze te voorkomen.