Eén ion per eiwit essentieel voor voortbeweging

Het mechanisme waarmee bacteriën zich verplaatsen wordt aangestuurd door de binding van een calciumion aan één van de betrokken eiwitten. Door dat calcium uit de buurt te houden moet je bepaalde ziekteverwekkers hulpeloos kunnen maken, zo melden Matthew Redinbo en collega’s (University of North Carolina, Chapel Hill) in PNAS.

Bekend was al dat het ‘loopmechanisme’ van veel bacteriën berust op zogeheten pili, een soort vezelachtige pootjes die relatief snel kunnen worden uitgestrekt en weer ingetrokken (of eigenlijk: opgebouwd en weer afgebroken). Voor die acties zijn twee verschillende ATPase-enzymen in het cytoplasma verantwoordelijk, die beurtelings hun werk moeten doen om de bacterie vooruit te krijgen.

Het nu gepubliceerde onderzoek werpt enig licht op de manier waarop dit mechanisme wordt aangestuurd. De onderzoekers concentreerden zich op PilY1, een eiwit waarvan al bekend is dat het essentieel is voor pili-vorming. Via röntgenkristallografie wisten ze de structuur van PilY1 uit de bacterie Pseudomonas aeruginosa te achterhalen, en daarbij kwam een prominente bindingsplaats voor calciumionen aan het licht.

Vervolgonderzoek toonde aan dat de pili zich niet meer vormen wanneer je de binding van calcium aan PilY1 verhindert, door het eiwit een klein beetje te modificeren of door gewoon alle calcium in de omgeving weg te vangen.

Een andere modificatie, waarbij de bindingsplaats wordt verrijkt met het aminozuur lysine dat door zijn ladingsverdeling lijkt op een permanent gebonden calciumion, leidt er toe dat de pili wél worden gevormd maar zich niet meer kunnen terugtrekken, met als gevolg dat de bacterie wordt verlamd.

Kennelijk kan PilY1 dus beide ATPases aansturen, afhankelijk van het wel of niet gebonden zijn van calcium. Hoe dat precies werkt, is nog totaal onduidelijk. Redinbo vindt het zelf nogal wonderlijk, gezien het feit dat PilY1 buiten het celmembraan zit en de ATPases aan de binnenkant.

bron: University of North Carolina