Onderzoekers van de Harvard Medical School, de Universiteit van Californië, San Francisco, en de Universiteit van Georgia hebben beschreven hoe het eiwit dat ervoor zorgt dat streptokokken- en stafylokokbacteriën zich aan menselijke cellen kunnen hechten, wordt bereid en verpakt. Het onderzoek, die de ontwikkeling van nieuwe antibiotica zou kunnen vergemakkelijken, verschijnt in het nummer van 6 april van de Tijdschrift voor biologische chemie .

Alle bacteriën hebben een standaard secretiesysteem waarmee ze verschillende soorten eiwitten buiten hun cellen kunnen exporteren. Een belangrijke klasse van extracellulaire moleculen geproduceerd door pathogene bacteriën zijn adhesinen, eiwitten die ervoor zorgen dat bacteriën zich aan gastheercellen kunnen hechten. Om onbekende redenen, de SRR (serine-rich-repeat) adhesinen van Stafylokokken en Streptococcus-bacteriën - pathogenen die betrokken kunnen zijn bij ernstige infecties zoals bacteriële meningitis, bacteriële pneumonie en pericarditis - worden getransporteerd via een uitscheidingsroute die vergelijkbaar is met het standaardsysteem, maar uitsluitend gewijd aan adhesine.

Het zou zijn alsof een magazijn dat veel soorten goederen verwerkt, een aparte set deuren en vorkheftrucks zou hebben voor slechts één van zijn waren. Tom Rapport, een professor aan de Harvard Medical School die toezicht hield op de nieuwe studie, wilde begrijpen wat deze toegewijde moleculaire toeleveringsketens precies aan het doen waren.

"Ik was geïntrigeerd door het feit dat er in sommige bacteriën een tweede secretiesysteem is dat gescheiden is van het canonieke secretiesysteem en alleen is gewijd aan de secretie van één eiwit, " zei Rapoport. "Er is een hele machinerie, en het doet maar één ding."

Yu Chen, destijds een postdoctoraal onderzoeksmedewerker in het laboratorium van Rapoport, leidde het onderzoek. Dat vond ze, om te worden vervoerd, het adhesine-eiwit moest worden gemodificeerd met specifieke suikers door drie enzymen die in een specifieke volgorde werken. Deze suikermodificaties stabiliseren het eiwit en verbeteren de kleverigheid ervan aan doelcellen. Verder, de experimenten toonden aan dat twee eiwitten in de adhesine-specifieke route, wiens functie voorheen mysterieus was, aan deze suikers te kunnen binden, vermoedelijk waardoor ze het adhesine naar het celmembraan kunnen dragen waar het speciale uitgangskanaal van adhesine zich bevindt.

De complexiteit van het adhesinetransportsysteem maakte samenwerking met onderzoeksteams van UCSF noodzakelijk, Harvard Medical School, en de Universiteit van Georgië. Leden van Paul Sullam's lab bij UCSF gaven het klinische perspectief, leden van Maofu Liao's lab aan Harvard karakteriseerden het targetingcomplex met elektronenmicroscopie, en leden van het laboratorium van Parastoo Azadi in Georgia analyseerden de suikermodificaties.

"Het is een ingewikkeld systeem omdat het eiwitmodificatie omvat, chaperonne-activiteit en membraantargeting, dus we kwamen veel uitdagingen tegen, " zei Chen. "Deze (studie) is een geweldig voorbeeld van hoe samenwerking tussen laboratoria in de wetenschappelijke gemeenschap de menselijke kennis bevordert."

De reden dat deze bacteriën deze aparte exportroute voor adhesines gebruiken, blijft ongrijpbaar. Maar omdat deze route uniek is voor streptokokken en stafylokokbacteriën, het nieuwe begrip van de componenten ervan zou onderzoekers kunnen helpen bij het ontwikkelen van zeer gerichte antibiotica om infecties veroorzaakt door deze bacteriën in de toekomst te behandelen.

"Je zou je kunnen voorstellen dat je nieuwe antibiotica zou kunnen ontwikkelen die zich op deze route zouden kunnen richten, " zei Rapoport. "(Ze) zouden zeer specifiek zijn voor pathogene bacteriën."