Toxine-Antitoxine

Onderzoeker:  Remy Loris (Vrije Universiteit Brussel)

​Remy Loris en zijn team onderzoeken de invloed van de ruimtelijke structuur van eiwitten op hun functie. Ze bestuderen ondermeer een systeem dat bacteriën met zich meedraagt om zich te beschermen tegen stress en schade aan hun DNA: het toxine-anti-toxine-complex. Deze kennis kan leiden tot de ontwikkeling van nieuwe antibiotica.
 

Vorm en structuur bepalen functie van eiwitten

Eiwitten spelen een centrale rol bij de duizenden processen in ons lichaam. Hun werking wordt deels bepaald door de manier waarop eiwitten zich vouwen en ontvouwen, bewegen, draaien of opstijven (allosterie). Zonder kennis over die structuur blijft het inzicht in de functie doorgaans onvolledig. De ruimtelijke structuur van eiwitten bestuderen is echter geen gemakkelijke opgave. Remy Loris maakt daarvoor onder andere gebruik van NMR-apparatuur.
 

Interne tijdbom van bacteriën als modelsysteem

Bacteriën bezitten een handige manier om interessante genen extra te beschermen: het toxine-antitoxine-systeem (T-A). In de buurt van het te beschermen gen stoppen ze een T-A-gen. Dat beschrijft tegelijkertijd een gifstof en haar tegengif. De studie van dit toxine-antitoxine-complex (TA modules genoemd) vormt het onderwerp van het onderzoek van Remy Loris en zijn team. Zijn onderzoeksgroep bestudeert de vorm van het toxine en het antitoxine, welke interactie ze met elkaar aangaan en hoe die de processen in de cel beïnvloeden.
 

Tijdbom

Zolang de cel toxine en antitoxine produceert, is er niets aan de hand. Als het stuk DNA waarop het T-A-gen ligt echter beschadigd of verloren raakt, stopt de aanmaak van gif en tegengif. Dan begint een tijdbom te tikken.

Het gif is immers stabieler dan het tegengif en wordt langzamer afgebroken door de opruimdienst van de cel. Vroeg of laat is het tegengif weg, terwijl er nog genoeg gif over is om de bacterie te doden. Eindresultaat: bacteriën die hun T-A-gen kwijtraken, kunnen zich niet voortplanten.
 

Steun in tijden van stress

Hetzelfde systeem wordt gebruikt om harde tijden te overleven: gebrek aan voedsel, aanwezigheid van voor hen schadelijke stoffen zoals antibiotica. Het toxine vertraagt de groei van de bacterie in periodes van stress. Het corresponderende "antitoxine" gaat hier tegenin wanneer de bacterie een gunstigere omgeving ontmoet.
 

Nieuwe antibiotica

Wanneer we weten hoe de tijdbom precies werkt, kunnen we middelen beginnen zoeken die de interne tijdbom van ziekteverwekkende bacteriën op scherp zetten:
  • een middel dat het toxine-eiwit nabootst
  • een middel dat het antitoxine-eiwit blokkeert
  • een middel dat de reactie tussen toxine en antitoxine verstoort.
Misschien groeit daar een nieuwe klasse antibiotica uit – al leert de ervaring dat de natuur op de meeste zetten van de wetenschap een tegenzet achter de hand heeft.
 

 Verwante onderzoeken aan VIB

 
 

 Nieuws