Onderzoekers van de Binghamton University, De State University van New York heeft de unieke manier ontdekt waarop een type gramnegatieve bacterie de gifstoffen aflevert die ons ziek maken. Het begrijpen van dit mechanisme kan helpen bij het ontwerpen van betere manieren om die gifstoffen te blokkeren en uiteindelijk te beheersen.

Universitair docent Xin Yong en promovendus Ao Li van de faculteit Werktuigbouwkunde, samen met universitair hoofddocent Jeffrey W. Schertzer van de afdeling Biologische Wetenschappen, publiceerden hun bevindingen in de Tijdschrift voor biologische chemie .

De studie keek naar hoe bacteriën communiceren via het transport van kleine moleculen. Yong en Schertzer legden uit dat communicatiemoleculen de aanmaak van blaasjes in het buitenmembraan stimuleren. Deze kleine pakketjes groeien dan uit van het oppervlak van de bacterie en bevatten sterk geconcentreerde gifstoffen.

Oorspronkelijk, er werd verondersteld dat het communicatiemolecuul de productie van blaasjes induceerde door genexpressie te beheersen, maar dat is niet wat er aan de hand is.

Yong en Schertzer besloten samen te werken aan een model om meer te begrijpen over hoe het communicatiemolecuul zichzelf in het membraan van bacteriën invoegt om de productie van deze toxineafgiftevehikels fysiek te stimuleren.

"Het is moeilijk om de moleculaire details op dat niveau te zien, " legde Schertzer uit. "Maar met de expertise van Dr. Yong, we waren in staat om een ​​rekenmodel te bouwen dat ons hielp te begrijpen wat er werkelijk gebeurt tussen individuele moleculen."

Dankzij het model van Yong konden ze naar de details van het molecuul kijken en meer begrijpen over hoe het op zeer korte tijd met het membraan interageerde.

"Onze belangrijkste bevinding is dat het communicatiemolecuul op een heel specifieke manier het membraan moet binnenkomen, "zei Schertzer. "Het vouwt zichzelf op als een boek, dan zal het uitzetten zodra het het membraan is binnengegaan."

Schertzer en Yong legden uit dat het communicatiemolecuul zowel een kop als een staart heeft waarvan bekend is dat ze flexibel zijn, maar dit soort veranderingen hadden ze niet verwacht. In de toekomst, ze hopen te testen wat er zou veranderen in de interactie wanneer de staart wordt verwijderd of de kop wordt gewijzigd.

Hoewel het onderzoek vrij specifiek klinkt, het heeft een aantal bredere implicaties voor alle Gram-negatieve bacteriën.

"Gramnegatieve bacteriën hebben waarschijnlijk allemaal vergelijkbare soorten communicatiemoleculen. We hebben ons gericht op het PQS [Pseudomonas Quinolone Signal]-molecuul van Pseudomonas aeruginosa omdat het de eerste was die werd ontdekt en het best bestudeerd is, " zei Yong. "Andere Gram-negatieve soorten, zoals E. coli, kunnen hun eigen communicatiemoleculen op een vergelijkbare manier overbrengen."

Door meer te leren over hoe Gram-negatieve bacteriën met elkaar communiceren, kunnen onderzoekers een beter begrip krijgen van interacties tussen meerdere soorten en hoe ze dit soort risicovolle infecties uiteindelijk kunnen beheersen.

"Deze studie was een bewijs van hoe nuttig interdisciplinair werk kan zijn, " zei Schertzer. "We hadden een limiet bereikt met wat experimenteel kon worden gedaan en hadden het model van Dr. Yong nodig om een ​​reden te ontwikkelen voor hoe het molecuul in wisselwerking stond met het membraan. Het belangrijkste is, dit werk heeft geleid tot een schat aan nieuwe vragen die we nu blijven onderzoeken."

De studie, "Moleculaire conformatie beïnvloedt de interactie van het Pseudomonasquinolone-signaal met het bacteriële buitenmembraan, " werd gepubliceerd in de Tijdschrift voor biologische chemie .