Bacterie pikt DNA van soortgenoot

Wetenschappers zijn er voor het eerst in geslaagd om horizontal gene transfer in beeld te brengen.

Bacteriën evolueren razendsnel: bacteriestammen die aanvankelijk goed bestreden konden worden met antibiotica ontwikkelen – soms al na korte tijd – antibioticaresistentie. Hierdoor wordt het steeds lastiger om infectieziekten effectief te bestrijden.

Antibioticaresistentie ontstaat op twee manieren

Resistentie voor antibiotica is een groot probleem. Doordat steeds meer bacteriën resistent zijn geworden voor gangbare antibiotica wordt het steeds lastiger om infectieziekten goed te kunnen bestrijden. Antibioticaresistentie kan op twee manieren ontstaan: door mutatie of door zogenaamde ‘horizontal gene transfer’.  

Genetische mutatie als overlevingsmechanisme

Antibioticaresistentie door genetische mutatie is een overlevingsmechanisme voor bacteriën. Genetische mutaties kunnen spontaan ontstaan, maar ook in reactie op antibacteriële stoffen in de omgeving van bacteriën. Hierdoor worden de bacteriën minder gevoelig voor deze stoffen. De mutaties worden vervolgens van generatie op generatie overgedragen. Dit is echter een relatief traag proces, en het duurt dan ook enige tijd voordat een bepaalde bacteriestam antibioticaresistent is.  

Overname van DNA van andere bacteriën

De tweede manier waarop antibioticaresistentie ontstaat is door zogenaamde ‘horizontal gene transfer’, ook wel ‘lateral gene transfer’ genoemd. Hierbij nemen bacteriën stukjes DNA van andere bacteriën over. Wanneer een bacterie een stukje DNA pakt dat zorgt voor antibioticaresistentie, wordt hij zelf ook gelijk resistent. Op deze manier kunnen bacteriën razendsnel hun DNA aanpassen en antibioticaresistentie verwerven.

Horizontal gene transfer voor het eerst in beeld gebracht

Wetenschappers gaan ervan uit dat horizontal gene transfer op verschillende manieren kan plaatsvinden. Een daarvan is via de pili (haarachtige structuren op de buitenwand van bacteriën). Pili zijn echter 10.000 keer dunner dan een mensenhaar. Daarom was er tot nog toe niemand in geslaagd om deze vorm van het ontstaan van antibioticaresistentie zichtbaar te maken. Vorig jaar zijn wetenschappers er voor het eerst in geslaagd om deze vorm van DNA-verwerving in beeld te brengen.

Bacterie pakt DNA met pili

Wetenschappers van de Indiana University Bloomington ontwikkelden een nieuwe methode om zowel de pili als het DNA te kleuren met fluorescerende verf. Vervolgens werden de bacteriën onder een microscoop geplaatst. Daar werd zichtbaar hoe een Vibrio cholerae-bacterie (de veroorzaker van cholera) een stukje DNA van een dode soortgenoot met een pili vastpakt en zijn membraan in trekt (zie video). Hoe meer er bekend is over de wijze waarop bacteriën antibioticaresistentie verwerven, des te gerichter kan er gezocht worden naar manieren om dit te dwarsbomen. Daarom is deze ontdekking van groot belang.

Referentie

1. https://www.nature.com/articles/s41564-018-0174-y

bacterie

DNA

Pili

Antibiotica