Nederlands
Productie antibiotica goedkoper
Fundamenteel nieuw inzicht in bacterie
Datum: 26 januari 2010
Door één gen uit te schakelen kan de bacterie Streptomyces coelicolor
tot zes keer meer antibioticum produceren dan normaal. Dat blijkt uit
onderzoek waarop bioloog Jeroen Siebring op 5 februari 2010 promoveert
aan de Rijksuniversiteit Groningen. Dankzij dit fundamentele nieuwe
inzicht kunnen wellicht belangrijke soorten antibiotica in de toekomst
goedkoper geproduceerd worden.
Antibiotica zijn medicijnen die worden ingezet om bacteriën in het
lichaam te bestrijden. Ze zijn van groot belang bij de genezing van
tal van ziekten, van wondinfecties tot geslachtsziekten. Antibiotica
worden in de farmaceutische industrie onder meer geproduceerd door
bacteriën, vaak van het geslacht Streptomyces.
Modelbacterie
Voor een grote groep antibioticum producerende bacteriën, de
streptomyceten, is Streptomyces coelicor een belangrijk studiemodel.
Ook RUG-promovendus Jeroen Siebring gebruikte voor zijn onderzoek S.
coelicolor, mede omdat ten tijde van de start van zijn onderzoek het
de enige streptomyceet was waarvan het hele genoom bekend was. Dit
onderzoek leverde fundamentele inzichten op in de manier waarop
streptomyceten glucose omzetten in antibiotica en de rol die het enzym
fosfofructokinase (Pfk) hierbij speelt. Glucose is voor bacteriën de
belangrijkste vorm van energie. Bij het afbreken van deze suiker maken
zij gebruik van Pfk. Waar de meeste bacteriën echter slechts één soort
Pfk maken, maakt de bacterie S. coelicolor er maar liefst drie
verschillende.
Verschillende fasen
Siebring onderzocht waaróm S. coelicolor drie Pfk's tot zijn
beschikking heeft. Daartoe bekeek hij ook de levenscyclus van de
bacterie. De Pfk's doen hun werk in verschillende fasen, zo bleek:
Waar PfkA2 in bijna alle geteste groeiomstandigheden en groeifasen
actief is worden PfkA1 en PfkA3 alleen onder specifieke omstandigheden
geactiveerd. PfkA3 doet zijn werk tijdens de fase van maximale groei
én komt samen met PfkA1 in actie wanneer de groei van de bacterie is
afgenomen door een beperkt aanbod aan voedingsstoffen.
Genen stilleggen
Door in te grijpen in het genoom van de bacterie kan de productie van
afzonderlijke Pfk's stilgelegd worden. Siebring schakelde een voor een
de genen uit die verantwoordelijk zijn voor de aanmaak van de drie
Pfk's. Wordt de productie van PfkA1 of PfkA3 stilgelegd, zo ontdekte
hij, dan gaat de bacterie anderhalf tot twee maal meer antibioticum
produceren. Wordt de productie van PfkA2 stilgelegd, dan scheidt de
bacterie zelfs tot zes maal zoveel antibioticum uit als normaal. Deze
aanpassing beïnvloedt de groei van de bacterie niet.
Voor het eerst
Vervolgens zocht en vond Siebring een verklaring voor de toegenomen
antibioticaproductie. Hij ontdekte dat wanneer de aanmaak van PfkA2
wordt stilgelegd, de glucoseafbraak vermindert en er minder omgezet
wordt van het molecuul fructose-6-fosfaat, waardoor dit zich gaat
ophopen. Langs een andere stofwisselingsroute, de `pentofosfaatweg',
wordt het molecuul alsnog verwerkt en ontstaat NADPH, een stof die een
belangrijke ondersteunende rol speelt bij antibioticumproductie. In
dit onderzoek is voor het eerst aangetoond dat de drie Pfk's elk een
verschillende functie vervullen binnen S. coelicolor. Nader onderzoek
moet de genetische oorzaak van die functieverschillen blootleggen.
Goedkoper
De nieuwe fundamentele inzichten in de manier waarop streptomyceten
glucose omzetten in antibiotica, en de rol die Pfk's daarbij spelen is
niet alleen wetenschappelijk zeer interessant, maar kan ook praktisch
nut hebben. Omdat de groei van de bacterie niet aangetast wordt door
de genetische aanpassing, kan uit dezelfde hoeveelheid voedingsstoffen
tot zes maal meer antibioticum gewonnen worden. Daardoor kunnen
antibiotica wellicht goedkoper geproduceerd worden.
Curriculum vitae
Jeroen Siebring (Odoorn, 1979) studeerde biologie te Groningen. Hij
verrichtte zijn onderzoek aan de Rijksuniversiteit Groningen,
Faculteit Wiskunde en Natuurwetenschappen, bij de onderzoeksgroep
Microbiële Fysiologie en binnen onderzoeksinstituut GBB. Zijn
promotores zijn prof.dr. L. Dijkhuizen en dr. G. van Keulen. Siebring
blijft ook na zijn promotie werkzaam als onderzoeker aan de RUG. De
titel van zijn proefschrift luidt The phosphofructokinases of
Streptomyces coelicolor.
Contact
- Jeroen Siebring, tel. 050-363 2202, e-mail: j.siebring@rug.nl
- prof.dr. Lubbert Dijkhuizen, e-mail: l.dijkhuizen@rug.nl
Laatst gewijzigd: 26 januari 2010 11:53
Rijksuniversiteit Groningen