Een unieke verdediging: Bacterie verliest celwand bij aanwezigheid virus
Bacteriën leven tijdelijk zonder hun celwand als er voor hen gevaarlijke virussen in de buurt zijn. Opmerkelijk, want de celwand vormt een stevige barrière tegen dreigingen van buitenaf. Toch is de vondst goed te verklaren én kan het een gevolg hebben voor het bestrijden van ziekteverwekkende bacteriën, meent Véronique Ongenae, hoofdauteur van het artikel dat 8 juni gepubliceerd wordt in Open Biology.
Bacteriën kunnen onder stress tijdelijk hun celwand verliezen, ontdekte de groep van Dennis Claessen, hoogleraar bij het Instituut Biologie Leiden (IBL) in 2018. ‘Maar het was nog niet duidelijk wat het nut daarvan was. Dat is mijn rol als PhD-student bij de onderzoeksgroep,’ vertelt Ongenae. ‘In het lab werk ik daarom ook met streptomyceten, bacteriën waarvan we ontdekt hebben dat ze tijdelijk celwandloos kunnen zijn.’
Een toevallige vondst
Ongenae liet de streptomyceten groeien in een zogenaamde hyperosmotische omgeving. Door het hoge suikergehalte daarin kunnen bacteriën tijdelijk zonder celwand door het leven gaan, in plaats van dat ze uit elkaar spatten. Ongenae: ‘Ik experimenteerde erop los om de bacteriën hun celwand te laten verliezen, en vroeg me af wat er zou gebeuren als ik bacteriofagen bij de bacteriën zou toevoegen. Dat zijn virussen die bacteriën infecteren. En spontaan bleken alle streptomyceten hun celwand te verliezen! Ik geloofde mijn ogen niet. Ik heb het experiment tig keer herhaald, maar het resultaat bleef gelijk’.
Onder de radar
Ook bij andere bekende bacteriën, zoals E. coli en Bacillus, zag Ongenae dezelfde reactie op de aanwezigheid van fagen. Ze vermoedt dat bacteriën hun celwand uitfloepen zodra ze merken dat een faag zich vastklampt. ‘Dat zoeken we nu verder uit, maar het lijkt erop dat het dus gaat om een verdedigingsmechanisme,’ aldus Ongenae. ‘De faag dringt normaalgesproken via de celwand naar binnen, maar de bacterie blijft zo onder de radar.’
Het gevaar voor mensen
Toch brengt de boeiende vondst ook een probleem aan het licht. ‘Faagtherapieën zijn steeds vaker de vervanging van antibioticakuren om ziekteverwekkende bacteriën uit ons lichaam te verdrijven. Zeker omdat antibioticaresistentie steeds verder opkomt, lijkt faagtherapie een goede uitkomst. Maar nu blijkt dat bacteriën zich mogelijk kunnen verschuilen voor fagen. Onze bloedvaten, maar ook urine vormen een hyperosmotische omgeving, waar bacteriën eventueel ook even zonder celwand kunnen leven. Zodra de faag na een paar dagen uit het lichaam verdwijnt, kan de bacterie zijn celwand weer aanmaken en komt de infectie weer terug.
Op dit moment test Ongenae daarom ook ziekteverwekkende bacteriën, zoals Pseudomonas aeruginosa en Acinetobacter baumannii. ‘Dan weten we pas echt of dit iets is om rekening mee te houden.’
Lees de volledige publicatie
Bekijk een bacterie met fagen
Bacteriofagen zijn ontzettend klein, slechts 50 nanometer. Dat is 5 x 10-5 millimeter! In het lab is de aanwezigheid van fagen daarom alleen op te merken doordat bacteriën doodgaan. Met een elektronenmicroscoop kun je fagen zichtbaar maken. Dat deed Ongenae bij NeCEN onder supervisie van hoogleraar Ariane Briegel. Bij de bacterie B. subtilis op de afbeelding van Ongenae zie je dat er fagen kunnen binden aan de kleine restjes celwand die nog aanwezig zijn in het membraan.