Lichtgevoelige schakelaar controleert bacteriën

De Rijksuniversiteit Groningen heeft een door licht gecontroleerde schakelaar ingebouwd in een molecuul waarmee bacteriën informatie uitwisselen, voor de behandeling van ernstige infecties.

Trefwoorden: #bacterie, #communicatie, #E.coli bacterie, #genen, #infecties, #koolstofatomen, #kop, #licht, #Mickel Hansen, #molecuul, #Pseudomonas aeruginosa, #quorum sensing, #Rijksuniversiteit Groningen, #schakelaar, #staart, #β-keto-amide

Lees verder

research

( Foto: Rijksuniversiteit Groningen )

ENGINEERINGNET.BE - Om goed te kunnen reageren op hun omgeving ‘overleggen’ bacteriën met elkaar via chemische communicatie. Cellen scheiden een signaalmolecuul uit en meten tegelijkertijd de concentratie ervan in hun omgeving.

Wanneer de concentratie boven een drempelwaarde uitkomt, activeert dit bepaalde genetische programma’s, bijvoorbeeld voor de vorming van een beschermende biofilm.

‘Als we dit proces van quorum sensing kunnen beïnvloeden is het mogelijk daarmee ernstige infecties te behandelen’, zegt organisch chemicus Mickel Hansen van de Rijksuniversiteit Groningen (Nederland).

Om dit te bereiken is het handig om een stof te hebben die het proces kan versterken of verzwakken en die is te controleren. Dit kan door toevoeging van een lichtgevoelige schakelaar aan een molecuul waarmee bacteriën het signaal voor quorum sensing afgeven.

Het nieuwe molecuul is opgebouwd uit een kop en een flexibele staart van koolstofatomen. Kop en staart zijn verbonden via een zogeheten β-keto-amide.

Vervolgens is een ‘bibliotheek’ van zestien verschillende verbindingen gemaakt, die in potentie een stimulator of remmer van quorum sensing konden zijn. Allemaal waren ze uitgerust met de lichtgevoelige schakelaar.

De moleculen zijn gebaseerd op een specifiek systeem voor quorum sensing van de bacterie Pseudomonas aeruginosa, die doorgaans zo’n vijf van dit soort systemen bezit. Deze genen zijn overgezet naar een E.coli bacterie. Zo was het mogelijk de moleculen te testen zonder dat verschillende systemen elkaar zouden storen.

Uit tests bleek welke delen van het molecuul belangrijk waren voor de controle op quorum sensing. Het optimale aantal koolstofatomen in de staart lag op vier. Door de schakelaar boog de staart zich als er licht op scheen, wat het proces van quorem sensing stimuleert.

Eén molecuul leek quorum sensing sterk te remmen, maar beschijnen met licht deed de staart zodanig buigen, dat het een verschil in activiteit gaf met ongeveer een factor 700.

‘Zo’n groot effect is, voor zover wij weten, nog nooit gevonden’, aldus Hansen. Het maakt dit molecuul erg geschikt voor verder onderzoek, waarbij licht belangrijk zal zijn.