PLANTENBACTERIE HEVELT BEHALVE DNA OOK EIWITTEN OVER

Leidse wetenschappers onder leiding van prof.dr. Paul Hooykaas hebben ontdekt dat bacteriële eiwitten bij een infectie in de gastheercel kunnen dringen. De onderzoekers deden hun ontdekking bij een bodembacterie die plantencellen infecteert, maar het nieuwe inzicht is mogelijk ook van belang voor het begrip van infecties door sommige humane pathogenen (Science, 3 nov.).

Planten ontwikkelen een tumor (kroongal) als zij worden geïnfecteerd met de bodembacterie Agrobacterium tumefaciens. De bacterie zet een stukje van zijn eigen DNA in het DNA van de plant, waardoor de plantencel een overdosis groeihormoon gaat aanmaken en de celgroei ontregelt. Bacteriële transporteiwitten (VirB/D4) en de bacteriële VirE2- en VirF-eiwitten blijken daarbij noodzakelijk: zonder deze eiwitten geen ziekte. Het was al bekend dat de transporteiwitten zorgen voor de hechting aan de plantencel. Ze vormen een kanaaltje waardoor bacterieel DNA kan oversteken naar de plantencel. De Leidenaren hebben nu ook de rol van VirE2 en VirF opgehelderd.

Door een Cre-eiwit aan de uiteinden van deze eiwitten te koppelen, slaagden zij erin te traceren of deze eiwitten vanuit de bacterie ook inderdaad de gastheercel binnendringen. De onderzoekers werkten met een vooraf geprepareerde transgene lijn van de zandraket, een veel gebruikt proefplantje. In het DNA van deze genetisch gemodificeerde plant zit een antibioticumresistentiegen dat niet actief is omdat het opzettelijk geblokkeerd wordt door een stuk in de weg zittend DNA. Het blokkade-DNA zit ingeklemd tussen twee lox-sequenties, en daar zit hem de truc. Het Cre-eiwit grijpt specifiek aan op deze lox-sites en knipt het tussenliggende stukje DNA eruit. Plantencellen waarin het aangekoppelde Cre-eiwit is doorgedrongen, zijn nu te herkennen doordat ze resistent zijn geworden voor het antibioticum kanamycine.

In structuur vergelijkbare eiwitoverdrachtsystemen zijn ook aangetroffen bij andere bacteriën. Daaronder bevinden zich ook ziekteverwekkende micro-organismen zoals de maagzweerbacterie Helicobacter, de Legionella-bacterie en de Brucella-bacterie. Wellicht kunnen de infectiemechanismen van deze ziekteverwekkers beter begrepen worden in het licht van deze nieuwe kennis.

De eigenschap van Agrobacterium om vreemde genen in het DNA van plantencellen te brengen is door biotechnologen ontdekt als succesvolle methode om planten genetisch te manipuleren. Door een aantal ziekteverwekkende genen van Agrobacterium te vervangen door gewenste genen, kunnen deze via de bacterie in het DNA van planten worden gebracht. De uitkomsten van het Leidse onderzoek wijzen er nu ook op dat het Agrobacterium-systeem gebruikt kan worden om specifieke eiwitten slechts tijdelijk in de plantencel te brengen. Met Agrobacterium kan dat bij planten, gist en schimmels; voor zoogdiercellen kunnen vergelijkbare eiwittransportmechanismen uit andere bacteriën worden gebruikt.