Suiker uit de eigen celwand zet bacterie aan tot maken nieuwe antibiotica

Kolonie Streptomyceten in een petrischaaltje. Deze bacteriën kunnen vijf verschillende antibiotica maken. Foto Gilles van Wezel
Kolonie Streptomyceten in een petrischaaltje. Deze bacteriën kunnen vijf verschillende antibiotica maken. Foto Gilles van Wezel

De bodembacterie Streptomyces kan, in plaats van 1 of 2, waarschijnlijk wel vijf of meer antibiotica maken, en ook in grotere hoeveelheden dan gedacht. Maar de antibioticaproductie van de bacterie is alleen hoger als de ze een suiker uit haar celwand te eten krijgt.

Dat ontdekten microbiologen van de Universiteit Leiden, samen met Europese collega’s (Nature reviews microbiology, augustus). Bijna alle medische antibiotica komen van micro-organismen die multicellulaire dradennetwerken met sporen kunnen vormen, zoals schimmels en de bacterie Streptomyces. Omdat steeds meer ziekteverwekkers resistent zijn tegen de bestaande antibiotica, zijn dringend andere antibiotica nodig. Elke nieuwe truc om deze te vinden is dus welkom.

Na de complete ontrafeling van het DNA van Streptomyces coelicor in 2002, was het al opgevallen dat deze streptomyceet de genetische informatie bevat voor meer antibiotica dan ze in bioreactoren produceren. De onderzoekers hebben nu aangetoond dat als je de suiker N-acetylglucosamine aan het kweekbakje toevoegt, veel van de soorten streptomyceten opeens meer, en tot nog toe ook onbekende antibiotica gaan produceren. Deze suiker zit ook in de celwand van streptomyceten.

Daarnaast hebben ze het moleculaire mechanisme opgehelderd: een bepaald eiwit, DasR geheten, blijkt de aanmaak van antibiotica te remmen. Het eiwit zorgt er namelijk voor dat een aantal sleutelgenen voor antibiotica inactief blijven. Wanneer de bacteriën de celwandcomponent N-acetylglucosamine binnen krijgt, wordt het remmend eiwit niet meer aangemaakt, en worden de antibiotica-genen aangeschakeld.

In de natuur, zo denken de onderzoekers, zorgt dit mechanisme voor het op elkaar afstemmen van sporenvorming en antibiotica productie. Als het voedsel opraakt, gaan streptomyceten een luchtmycelium maken met sporen om zich te verspreiden. Dit kost echter veel energie, en daarom breken ze de celwanden van het dradennetwerk in de bodem af. Om te voorkomen dat vervolgens concurrerende soorten die celwandsuikers op gaan eten, wordt tegelijk met de sporenvorming de rem op de aanmaak van antibiotica opgeheven. De celwandcomponent N-acetylglucosamine is hiervoor dan de trigger.

Dat streptomyceten in bioreactoren ook zonder deze suiker antibiotica kunnen maken, komt volgens de microbiologen omdat niet alle antiobiotica-genen geheel door DasR worden geregeld.

Waarschijnlijk is het gunstig voor de streptomyceet om in een voedselrijke omgeving de antibioticaproductie nog wel op een laag pitje te houden. De microbiologen onderzoeken nu welke antibiotica ze allemaal kunnen maken.