Een stap dichter bij het wekken van slapende bacteriën

Slapende bacteriën maken ons chronisch ziek

Onderzoekers tonen steeds meer interesse in bacteriën die “slapen”. We noemen deze slapende bacteriën dormant; ze zijn niet aan het groeien, maar wachten rustig hun kans af. Wanneer de omstandigheden gunstig worden, bijvoorbeeld wanneer er ineens veel voedsel te rapen valt, kunnen deze bacteriën ontwaken uit hun schoonheidsslaapje en kunnen ze opnieuw groeien en zich vermenigvuldigen.

Die slaaptoestand is heel belangrijk want op deze manier kunnen bacteriën een heel aantal ongunstige omstandigheden verdragen. Zo zijn er bijvoorbeeld de persistors, een type slapende bacteriën dat zonder enig probleem een antibioticumbehandeling overleeft. Omdat zij in een slaaptoestand verkeren, merken zij helemaal niets van de behandeling en kunnen de antibiotica hen niet deren. Wanneer de behandeling wordt stopgezet kunnen deze overlevers ontwaken, terug beginnen groeien en opnieuw een infectie veroorzaken.

Omdat zulke persistors antibioticumbehandelingen overleven en daarna opnieuw kunnen groeien, denkt men dat ze aan de basis liggen van een heel aantal chronische infecties, zoals bijvoorbeeld urineweginfecties die na behandeling vaak terugkeren. Onderzoekers proberen dan ook een manier te vinden om deze persistors te doen ontwaken terwijl de antibioticumbehandeling nog bezig is. Op deze manier zouden die dormante bacteriën namelijk terug gevoelig worden aan het antibioticum en sterven. Zo zou zelfs de hardnekkigste infectie volledig uitgeroeid kunnen worden.

Dat klinkt allemaal mooi in theorie, maar helaas hebben we op dit moment nog helemaal geen idee hoe we die slapende bacteriën kunnen wekken. En dat is niet verbazend, want eigenlijk weten we niet eens hoe bacteriën juist in slaap vallen. Daar wilden wij, als onderzoekers aan de KU Leuven en het VIB, verandering in brengen. Daarom hebben we in detail onderzocht hoe die bacteriële slaaptoestand er juist uitziet. Onze resultaten tonen aan dat eiwitaggregatie een sleutelrol speelt, zowel in het indommelen als het ontwaken van bacteriën.

Eiwitaggregatie bepaalt of bacteriën slapen

Als je bacteriën zou voorstellen als fabriekjes, zijn eiwitten de machines die de fabriek draaiende houden. Om goed te kunnen werken, moeten alle onderdelen van een machine goed gemonteerd zijn. Voor eiwitten geldt hetzelfde principe: ze worden gevormd als lange strengen en zijn pas functioneel wanneer ze correct gevouwen zijn.

Dat een eiwit juist gevouwen wordt, is niet enkel belangrijk voor de functionaliteit, maar voorkomt ook de vorming van eiwithoopjes of aggregaten. Een eiwitstreng heeft immers bepaalde plakkerige regio’s die bij een correct gevouwen eiwit in het midden verstopt zitten. Wanneer eiwitten nog niet of fout gevouwen zijn, bevinden deze plakkerige regio’s zich echter aan de buitenkant zodat ze makkelijk tegen plakkerige regio’s van andere eiwitten blijven plakken. Wanneer verschillende eiwitten zo aan elkaar komen te hangen, worden er hoopjes of aggregaten gevormd.

Eiwitaggregaten bestaan dus uit een heleboel fout gevouwen en dysfunctionele eiwitten. Dit komt overeen met een berg machineonderdelen. In deze berg onderdelen is alles aanwezig om de machines te laten werken, maar een correcte assemblage ontbreekt. Aggregaten zorgen er dus voor dat heel wat eiwitten niet meer beschikbaar zijn om hun taak uit te voeren. Dit lijkt heel negatief voor de bacterie, maar het kan ook positieve gevolgen hebben. We zien namelijk dat de aanwezigheid van aggregaten samengaat met het in slaap vallen – en dus met een betere verdediging - van de bacteriën. Een mogelijke verklaring zou kunnen zijn dat wanneer in de bacteriële fabriekjes niet veel machines of eiwitten meer werkzaam zijn, ze tijdelijk alles stilleggen en dus in een slaaptoestand terecht komen. Bovendien zien we dat wanneer de aggregaten verwijderd worden, de bacteriën weer uit hun slaap kunnen ontwaken.

Eiwitten werken in een cel zoals machines in een fabriek. Eiwitaggregatie doet bacteriën slapen en legt zo de fabriek stil.

Eiwitaggregatie lijkt dus sterk te correleren met het in slaap vallen en ontwaken van bacteriën. Deze inzichten zijn erg belangrijk om te begrijpen hoe de slaap bij bacteriën geregeld wordt en om in de toekomst methoden te vinden om bacteriën opnieuw wakker en gevoelig voor antibioticum te kunnen maken.