Tuberculose pathogeen dubbel verpakt

Inzicht in celschalen opende nieuwe benaderingen voor controle

3D-structuur van een gedeelte van de celenveloppe van de mycobacterium. De afzonderlijke componenten zijn gemarkeerd. Links in geel is de binnenste en rechts de dubbele lipide buitenmembraan. Blauw geeft polymere celwandbestanddelen aan waaraan de mycolzuren zijn gebonden. De celenveloppe is ongeveer 35 nanometer (0, 035 duizendste van een millimeter) dik. © Christian Hoffmann / Harald Engelhardt, MPI of Biochemistry
voorlezen

Voor het eerst hebben 3D-beelden aangetoond dat de tuberkelbacil op het oppervlak is omgeven door een dubbel membraan. Zo concludeert de studie, nu gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences (PNAS), een lange wetenschappelijke discussie over het buitenste beschermende schild van bacteriën en opent nieuwe benaderingen voor de ontwikkeling van geneesmiddelen tegen tuberculose.

In maart 1882 rapporteerde Robert Koch voor het eerst over de veroorzaker van tuberculose en beschreef hij de situatie op dat moment: "Statistieken leren dat een zevende van alle mensen aan tuberculose sterft ..." Tien miljoen mensen krijgen nog steeds elk jaar tuberculose en er sterven dagelijks ongeveer 4.000 Met Mycobacterium tuberculosis geïnfecteerde patiënten. De medicamenteuze behandeling is vervelend en bescherming door vaccinatie is nog steeds onvoldoende.

Dit is de reden waarom onderzoeksgroepen wereldwijd onderzoek naar de 'zuurvaste bacillen "dat door een complex en moeilijk zijn beschermd te overwinnen voor de meeste moleculen celwand. Mycobacteriën hebben hun bijzondere ongevoeligheid voor externe invloeden en antibacteriële stoffen. Het is al lang bekend dat strak gebonden vetzuren met lange keten - de mycolzuren - nodig zijn om de weerstand van de celwand te behouden.

IJskoude elektronenmicroscopie lost puzzels van de celenvelop op

Maar er zijn nog onvolledige en soms tegenstrijdige ideeën over de structuur van de celenvelop. Aldus onderzoekers verondersteld zo ver dat de mycolzuren een gesloten laag, en dat zij het binnendeel van een gedefinieerde dubbellaag, die aanzienlijk dik en asymmetrisch. Voor het eerst konden Harald Engelhardt en zijn groep aan het Max Planck Instituut voor Biochemie in Martinsried direct aantonen dat de buitenste celwandlaag van de mycobacteriën bestaat uit een duidelijk gestructureerd dubbel membraan met lipiden.

Christian Hoffmann onderzocht de buitenste celwand van Mycobacterium smegmatis en Mycobacterium bovis BCG, een naaste verwant van de tuberculose-pathogeen, in een elektronenmicroscoop. Ontwikkeld aan het Institute Technology van cryo-electron tomography is toegestaan ​​voor de eerste keer dat de wetenschappers toegang tot 3D-beelden van de bilaag structuur van intacte cellen. Bij deze techniek worden projecties vanuit verschillende hoeken vastgelegd op schokgevroren cellen, waarbij een optimum moet worden gevonden voor het aantal, de scherpte en het contrast van de beelden. Het afgekoelde monster bij -190 ° C kan tijdelijk slechts zeer beperkt worden blootgesteld aan de elektronenstraal om vernietiging te voorkomen. tonen

Buitenste membraan anders dan gedacht

Hoffmann en zijn collega's waargenomen in hun tomografische gegevens in strijd met de verwachtingen, een evenwichtiger en veel dnnere structuur van Uren mycobacteriële membraan. Ze kunnen nu ook de inbedding van de poriëneiwitten in het buitenmembraan van Mycobacterium smegmatis naar tevredenheid verklaren. De moleculaire structuur van de eiwitten kwam tot nu toe niet overeen met de bekende celwandmodellen.

Engelhardt, het hoofd van het onderzoeksproject, is het eens met eerdere ideeën voor zover de mycolezuren het buitenmembraan in de celwand verankeren. "Maar het membraan is waarschijnlijk niet zo gebouwd als men veronderstelde. De mycolzuren en andere vetzuren moeten anders in het lipidenmembraan worden gerangschikt dan gedacht. "

De Martinsried-microbiologen en structurele onderzoekers vinden een nader onderzoek van het buitenmembraan van mycobacteriën noodzakelijk. De huidige resultaten zijn hiervoor een essentiële voorwaarde. Dit komt omdat gerichte onderzoeken naar het transport van stoffen door het buitenmembraan nu kunnen worden uitgevoerd, wat ook belangrijk zal zijn voor de ontwikkeling van chemotherapeutische middelen. De medicijnen moeten uiteindelijk zo goed mogelijk op hun plaats van werking komen door de mycobacteriële celwand, en een beter begrip van de celenvelop helpt daarbij, "zegt Engelhardt.

(Max Planck Instituut voor Biochemie, 04.03.2008 - NPO)