AI & computing › AI-gestuurde wetenschappelijke ontdekkingen
Nieuw enzymtype ontdekt dat bacteriën helpt overleven bij stress
Onderzoekers van het Singapore-MIT Alliance for Research and Technology hebben een compleet nieuw type enzym ontdekt in de bacterie Pseudomonas aeruginosa. Het enzym, AvaS, blijkt cruciaal voor de manier waarop bacteriën hun eiwitproductie aanpassen aan stress. De vondst biedt nieuwe aanknopingspunten in de strijd tegen antibioticaresistentie.
Bacteriën die resistent worden tegen antibiotica vormen een van de grootste bedreigingen voor de volksgezondheid. Elke nieuwe ontdekking over hoe bacteriën zich aanpassen aan stress en medicijnen is daarom waardevol. Onderzoekers van het Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), samen met wetenschappers van MIT, de Nanyang Technological University en instituten in de Verenigde Staten, Polen en Frankrijk, hebben nu een compleet nieuw type enzym ontdekt: AvaS. Het resultaat is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Chemical Biology.
Een onbekende schakel in het eiwitproces
Om eiwitten te maken, gebruiken cellen tRNA-moleculen. Deze kleine RNA-stukjes fungeren als koeriers: ze brengen de juiste bouwstenen naar de plek waar een eiwit wordt samengesteld, aan de hand van de genetische code. Bacteriën kunnen chemische 'stickers' aan hun tRNA plakken om zo bij te sturen hoe snel en nauwkeurig eiwitten worden gemaakt, bijvoorbeeld wanneer ze worden blootgesteld aan antibiotica of andere stressfactoren. Eén zo'n modificatie, aminovaleramide cytidine (ava²C), was al langer bekend bij verschillende bacteriën en zelfs bij planten. Maar welk enzym deze stof precies aanmaakt, bleef tot nu toe een raadsel.
De onderzoekers ontdekten dat het enzym AvaS verantwoordelijk is voor deze modificatie in de bacterie Pseudomonas aeruginosa, berucht om infecties zoals longontsteking en bloedvergiftiging. Bijzonder is dat AvaS werkt met pyridoxalfosfaat, een afgeleide van vitamine B6. Dit type stof was tot nu toe alleen bekend van enzymen die betrokken zijn bij de stofwisseling van aminozuren, niet bij het aanpassen van RNA. Het is daarmee het eerste ontdekte enzym in zijn soort.
Speuren met massaspectrometrie
Om het enzym te vinden, gebruikte het team een eigen ontwikkeld hoogdoorvoerplatform gebaseerd op massaspectrometrie. Daarmee screenden ze duizenden gemuteerde varianten van de bacterie op afwijkingen in hun RNA-modificaties. Zo wisten ze het gen te achterhalen dat codeert voor AvaS. De onderzoekers vonden de modificatie ava²C ook terug in andere ziekteverwekkers, zoals Acinetobacter baumannii en Vibrio cholerae, en in de plant Arabidopsis thaliana. Dat wijst erop dat het mechanisme breder voorkomt in de natuur dan gedacht.
Verder onderzoek liet zien dat de modificatie ava²C invloed heeft op hoe bacteriën de genetische code aflezen. Daardoor kunnen ze sneller en efficiënter eiwitten produceren en beter omgaan met stress door zuurstofgebrek of veranderende omstandigheden.
Nieuwe aanknopingspunten tegen resistentie
Volgens onderzoeksleider Peter Dedon, hoogleraar aan MIT, opent de ontdekking een nieuw hoofdstuk in de RNA-biologie. Zijn collega Jingjing Sun, eerste auteur van de studie, benadrukt dat inzicht in hoe dit type enzym werkt kan helpen bij het ontwikkelen van strategieën tegen antibioticaresistentie. Het team wil vervolgens onderzoeken hoe de ava²C-modificatie precies bijdraagt aan de stressbestendigheid van bacteriën en of het proces te blokkeren is. Dat zou artsen op termijn een nieuw aangrijpingspunt kunnen geven om resistente bacteriën te bestrijden. Ook willen de onderzoekers nagaan of soortgelijke mechanismen bij andere organismen, waaronder planten, een rol spelen.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Deze ontdekking laat zien dat bacteriën een tot nu toe onbekende chemische truc gebruiken om hun eiwitproductie aan te passen aan stress, waaronder blootstelling aan antibiotica. Doordat onderzoekers nu weten welk enzym dit proces aanstuurt, ontstaat een nieuw aangrijpingspunt om resistente bacteriën in de toekomst gerichter te bestrijden. Ook opent het de deur naar meer ontdekkingen over hoe RNA-modificaties het gedrag van levende cellen sturen.
- tRNA
- Een type RNA-molecuul dat bouwstenen voor eiwitten naar de juiste plek in de cel brengt.
- Enzym
- Een eiwit dat als katalysator een chemische reactie in de cel versnelt of mogelijk maakt.
- Pyridoxalfosfaat
- Een actieve vorm van vitamine B6 die door bepaalde enzymen wordt gebruikt om chemische reacties uit te voeren.
- RNA-modificatie
- Een chemische aanpassing aan een RNA-molecuul die de werking ervan verandert, bijvoorbeeld hoe snel eiwitten worden gemaakt.
- Massaspectrometrie
- Een laboratoriumtechniek waarmee wetenschappers moleculen identificeren op basis van hun massa.
- Antibioticaresistentie
- Het verschijnsel waarbij bacteriën ongevoelig worden voor medicijnen die ze normaal zouden doden.
- Codon
- Een groepje van drie DNA- of RNA-letters dat de code vormt voor één bouwsteen van een eiwit.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
