Bacteriën van het geslacht Pandoraea zijn tot nu toe niet veel bestudeerd. Hun naam doet denken aan de doos van Pandora uit de Griekse mythologie, wat een symbool is van oncontroleerbare gevaren. “We hebben gewerkt met een antibioticaresistente bacterie”, zegt Elena Herzog. Ze is de eerste auteur van de publicatie en werkt als doctoraatsonderzoeker in het team van Christian Hertweck, het hoofd van de studie van het Leibniz Institute for Natural Product Research and Infection Biology (Leibniz-HKI). Zoals zoveel dingen in de natuur hebben deze pathogene bacteriën echter niet alleen negatieve eigenschappen. “Pandoraea Bacteriën koesteren niet alleen risico’s. Ze produceren ook natuurlijke producten met een antibacterieel effect. “
Ondanks het hoge gezondheidsrisico met een door Pandoraeahun moleculaire eigenschappen waren tot nu toe nauwelijks bekend. “We wisten alleen dat deze bacteriën in de natuur voorkomen en dat ze pathogeen kunnen zijn omdat ze zijn gevonden in het longmicrobioom van patiënten met cystische fibrose of sepsis”, legt Herzog uit.
De race om ijzer
Wat de meeste levende organismen betreft, is ijzer ook essentieel voor bacteriën. “Iron speelt een centrale rol in enzymen en de ademhalingsketen van levende organismen, bijvoorbeeld”, legt Herzog uit. Vooral in omgevingen met ijzeren arme, zoals het menselijk lichaam, zijn de omstandigheden voor voldoende absorptie van het element allesbehalve ideaal. Veel micro-organismen produceren daarom zogenaamde sideroforen: kleine moleculen die ijzer uit de omgeving binden en in de cel transporteren.
“Er waren echter geen bekende virulentie- of nichefactoren in de Pandoraea bacteriën die hen kunnen helpen overleven, “zegt Herzog. Het onderzoeksteam wilde daarom weten hoe Pandoraea Stammen kunnen overleven in zo’n competitieve omgeving.
Met behulp van bioinformatische analyses identificeerde het team een eerder onbekende gencluster genaamd pan. Het codeert voor een niet -ribosomaal peptidesynthetase – een typisch enzym voor de productie van sideroforen. “We zijn begonnen met een genclusteranalyse en hebben specifiek gezocht naar genen die verantwoordelijk konden zijn voor de productie van sideroforen”, meldt Herzog.
Through targeted inactivation of genes as well as culture-based methods and state-of-the-art analytical techniques – including mass spectrometry, NMR spectroscopy, chemical degradation and derivatization – the researchers from Jena succeeded in isolating two new natural products and elucidating their chemical structure: Pandorabactin A and B. Both are able to complex iron and could play an important role in how Pandoraea Stammen overleven in moeilijke omgevingen. “De moleculen helpen de bacteriën om ijzer op te nemen wanneer het schaars is in hun omgeving”, zegt Herzog.
Minder ijzer, minder concurrenten
Bioassays hebben ook aangetoond dat pandorabactines de groei van andere bacteriën remmen, zoals Pseudomonas,, Mycobacterium En Stenotrophomonas door ijzer van deze concurrenten te verwijderen.
Analyses van sputummonsters van de longen van cystische fibrosepatiënten hebben verder aangetoond dat de detectie van de pan Gene -cluster correleert met veranderingen in het longmicrobioom. Pandorabactines zouden daarom een directe invloed kunnen hebben op microbiële gemeenschappen in zieke longen.
“Het is echter nog te vroeg om medische toepassingen af te leiden van deze bevindingen”, benadrukt Herzog. Niettemin biedt de ontdekking belangrijke informatie over de overlevingsstrategieën van bacteriën van het geslacht Pandoraea en over de complexe concurrentie voor essentiële middelen in het menselijk lichaam.
De studie werd uitgevoerd in nauwe samenwerking tussen de Leibniz-HKI en de universiteiten van Jena, Heidelberg en Hong Kong. Het werd uitgevoerd als onderdeel van de “Balans of the Microvers” Cluster of Excellence en het Chembiosys Collaborative Research Center en werd gefinancierd door de Duitse Research Foundation. De beeldvormende massaspectrometer die voor de analyses werd gebruikt, werd gefinancierd door de vrije staat Thuringia en mede gefinancierd door de Europese Unie.
Geef een reactie