Bacteriën schakelen een tandje hoger om te overleven

Bacteriën schakelen een tandje hoger om te
overleven
Bacteriën hebben veranderingen in hun DNA-code – mutaties – nodig als ze moeten
overleven in moeilijke leefomstandigheden. Daarbij kunnen ze zelfs aan
verschillende snelheden muteren. Dat blijkt uit een studie van het Centrum voor
Microbiële en Plantengenetica aan de KU Leuven. Die kennis opent verschillende
onderzoekspistes: van efficiëntere productie van biobrandstof tot een betere
behandeling van bacteriële infecties en kanker.
Als bacteriën het moeilijk krijgen, muteren ze om te overleven: bij de vele mutaties
zitten altijd wel een paar varianten die maken dat de bacterie overleeft en zich verder
kan voortplanten. Maar in normale omstandigheden is muteren gevaarlijk, want de
meeste mutaties verzwakken de bacteriën. De kunst is dus om het evenwicht tussen
te veel en te weinig mutaties te behouden. Als dat evenwicht zoek is, treedt er
hypermutatie op: dan muteert een cel veel sneller dan normaal, met na verloop van
tijd de dood tot gevolg.
Omdat de wetenschappelijke kennis over hypermutatie tot nu toe beperkt is, gingen
Leuvense onderzoekers na wat er precies gebeurt met de mutatiegraad van de
darmbacterie Escherichia coli. “Die klinkt misschien vooral bekend als een oorzaak
van diarree, maar de meeste E.coli-stammen zijn onschuldige darmbewoners bij
mens en dier”, vertelt professor Jan Michiels. “Blootstelling aan hoge concentraties
ethanol die bijna dodelijk zijn, lokte bij de E.coli hypermutatie uit. Verrassend genoeg
zagen we dat de bacterie kan schakelen in de snelheid van de hypermutatie: sneller
muteren bij hoge concentraties ethanol en trager muteren bij lagere concentraties.
Van zodra het gevaar geweken is, gaat de bacterie op de rem staan en keert ze
terug naar de normale toestand zonder hypermutatie.”
Dankzij de hypermutatie konden de onderzoekers E.coli-mutanten selecteren die
heel goed bestand zijn tegen ethanol. Dat biedt nieuwe perspectieven in het
onderzoek naar de productie van biobrandstof. “Bij de productie van biobrandstof
wordt ethanol gevormd uit suiker afkomstig uit afvalstromen zoals plantenresten. De
E.coli-bacterie kan daarvoor ingezet worden: ze kan suikers omzetten naar ethanol,
maar uiteindelijk gaat ze dood aan de ethanol die ze zelf produceert. Door de
hypermutatie hebben we nu varianten verkregen die minder gevoelig zijn voor
ethanol en die snel groeien. Dat betekent dat we hiermee in de toekomst efficiënter
biobrandstof zouden kunnen produceren.”
“Een andere toepassing is de strijd tegen de resistentie van bacteriën tegen
antibiotica of van kankercellen bij chemotherapie”, voegt doctoraatsstudent Toon
Swings toe. “Antibiotica betekenen uiteraard een dodelijke bedreiging voor bacteriën.
Zij beschermen zich door te muteren en worden zo resistent tegen antibiotica.
Hetzelfde geldt voor kankercellen na een behandeling. Als we daar hypermutatie
zouden kunnen blokkeren, zou dat een mogelijke therapie of neventherapie kunnen
vormen.”
Meer info:
De volledige tekst van de studie Adaptive tuning of mutation rates allows fast
response to lethal stress in Escherichia coli door Toon Swings, Bram Van den Bergh,
Sander Wuyts, Eline Oeyen, Karin Voordeckers, Kevin J. Verstrepen, Maarten
Fauvart, Natalie Verstraeten, Jan Michiels is beschikbaar op de website van eLife.
Contact:

Prof. Jan Michiels, Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen, Centrum voor
Microbiële en Plantengenetica, tel: 016 32 96 84, e-mail:
[email protected]

Drs. Toon Swings, Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen, Centrum voor
Microbiële en Plantengenetica, tel: 016 37 66 72, e-mail:
[email protected]