Delftse wetenschappers ontdekken hoe aangeboren afweer bacteriën inkapselt

Het eiwit GBP1 is een onmisbaar onderdeel van onze aangeboren afweer tegen ziekmakers. Het stofje bestrijdt bacteriën en parasieten door ze in een jasje van eiwitten te wikkelen, maar hoe GBP1 dat voor elkaar krijgt was tot dusver niet bekend. Delftse onderzoekers hebben nu de precieze werkwijze van het eiwit ontrafelt. Deze nieuwe kennis, gepubliceerd in Nature Structural & Molecular Biology, kan helpen om medicijnen en therapieën te ontwikkelen voor onder meer mensen met een verzwakte afweer.

Zogeheten Guanylate Binding Proteins (GBPs) zijn eiwitten die een cruciale rol spelen in ons immuunsysteem, vertelt biofysicus Arjen Jakobi: “GBPs vormen de frontlinie van de aangeboren verdediging tegen verschillende infectieziekten als gevolg van bacteriën en parasieten. Voorbeelden van zulke ziekten zijn dysenterie, tyfus veroorzaakt door Salmonella-bacteriën en tuberculose. Het eiwit speelt ook een belangrijke rol bij de soa chlamydia en bij toxoplasmose – vooral gevaarlijk tijdens een zwangerschap en voor ongeboren kinderen.”

Jasje rond bacterie

In hun publicatie beschrijven Jakobi en zijn collega’s voor het eerst hoe het aangeboren immuunsysteem bacteriën bestrijdt met GBP1-eiwitten. “Het eiwit kapselt bacteriën in door een soort jasje rond de bacterie te vormen”, legt Tanja Kuhm, promovendus in de onderzoeksgroep van Jakobi en hoofdauteur van het artikel uit. “Door dat jasje steeds nauwer aan te trekken breekt het membraan van de bacterie – het beschermende vliesje om de indringer – waarna afweercellen de infectie kunnen opruimen.”

Verdigingsstrategie ontcijferen

Om de verdedigingsstrategie van GBPs te ontrafelen bekeken de onderzoekers onder een cryogene elektronenmicroscoop hoe GBP1-eiwitten zich aan bacteriële membranen binden. Hiermee konden zij dit proces in de kleinste details in beeld te brengen op de schaal van moleculen. Jakobi: “We hebben een gedetailleerd driedimensionaal beeld kunnen krijgen van hoe het eiwitjasje tot stand komt. Samen met biofysische proeven in de onderzoeksgroep van Sander Tans bij onderzoeksinstituut AMOLF waarmee we het systeem nauwkeurig konden manipuleren, is het ons gelukt om het mechanisme van de antibacteriële functie te ontcijferen.”

Medicijnen

Volgens Jakobi zorgt het onderzoek voor een beter begrip van hoe ons lichaam in staat is om bacteriële infecties te bestrijden. “Als we dat goed begrijpen en we de betrokken eiwitten gericht kunnen activeren of deactiveren met medicijnen, dan biedt dit wellicht mogelijkheden om het opruimen van sommige infecties te versnellen.”