Een team van biochemici van de Universiteit van Minnesota heeft ontdekt welke twee bacteriële genen verantwoordelijk zijn voor de productie van eiwitten die metformine in rioolwater kunnen afbreken. In hun onderzoek, gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences de groep geïsoleerde genen die waarschijnlijk betrokken zijn bij het creëren van de doeleiwitten.

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat metformine, het razend populaire medicijn dat wordt voorgeschreven aan type 2-diabetespatiënten, in zijn oorspronkelijke vorm blijft wanneer het via uitwerpselen en urine uit het lichaam wordt verwijderd. Hierdoor komt het medicijn, net als vele andere medicijnen die door menselijke patiënten worden geconsumeerd, in het riool terecht.

Dat is een probleem omdat het water na een behandeling, waarbij medicijnen niet kunnen worden verwijderd, in lokale watersystemen zoals beken, rivieren, meren en de oceaan wordt gepompt. Eenmaal daar kan metformine een negatief effect hebben op het waterleven.

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat sommige soorten bacteriën in staat zijn metformine gedeeltelijk af te breken tot een stof die guanylureum wordt genoemd. Dit werd opgemerkt toen de niveaus van metformine in het rioolwater van sommige zuiveringsinstallaties lager waren bij het uitgaan dan bij het binnenkomen. Kort daarna werd de specifieke bacterie geïdentificeerd die verantwoordelijk was voor de afbraak van het medicijn. Maar welke genen verantwoordelijk waren voor deze prestatie bleef een mysterie.

Bij deze nieuwe poging kozen de onderzoekers waarschijnlijke kandidaat-genen en testten deze om te zien of zij de genen waren waarnaar ze op zoek waren. Daarbij stuitten ze op twee genen in vijf unieke bacterietypen, mfmA en mfbB, die verantwoordelijk waren voor de productie van de typen eiwitten die metformine kunnen afbreken. Bij verdere tests ontdekten ze dat wanneer de resulterende eiwitten metformine tegenkwamen, ze het afbraken in guanylureumderivaat en een andere verbinding genaamd dimethylamine. Ze ontdekten dat dit mogelijk was via een proces waarbij nikkel werd gebonden.

Het onderzoeksteam vond ook bewijs dat erop wees dat de bacterie het vermogen had ontwikkeld om metformine specifiek te metaboliseren nadat het medicijn in de riolering begon op te duiken. Ze suggereren dat onderzoek naar het proces dat ertoe leidde dat de bacteriën evolueerden om voordeel te halen uit het medicijn, zou kunnen leiden tot betere strategieën voor het verwijderen van medicijnen uit rioolwater voordat ze in het milieu worden gepompt.

Meer informatie: Lambros J. Tassoulas et al, Dinkel-enzym is geëvolueerd om het farmaceutische metformine en de implicaties ervan voor afvalwater en menselijke microbiomen te metaboliseren, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2312652121

Journaalinformatie: Proceedings van de Nationale Academie van Wetenschappen

© 2024 Science X Netwerk