Aandacht voor oerbacteriën

Geschreven door op apr 21, 2015 in Biologie | Laat een reactie achter
Aandacht voor oerbacteriën

Archaea kennen we als de ‘oerbacteriën’ die op extreme plaatsen leven, maar verder weten we eigenlijk nog maar vrij weinig over ze, al is sinds kort bekend dat ze ook in je darmen zitten. Om meer te leren over deze eencellige organismen vogelen Duitse biologen uit hoe ze zich voortbewegen. Dat blijken ze anders te doen dan hun bekende neefjes de bacteriën.

Archaea – beter bekend als ‘oerbacteriën’ – zijn eencellige levensvormen. Net als bacteriën zijn het prokaryoten: simpele organismen zonder celkern. Onderzoekers troffen de eerste archaea aan in extreme gebieden op aarde, zoals in geisers, black smokers op de zeebodem en heel zoute meren.

Lange tijd dachten ze dat archaea alleen groeien in zulke extreme omgevingen, vandaar hun bijnaam ‘extremofielen’. Inmiddels is bekend dat deze eencelligen net als bacteriën in eigenlijk alle gebieden voorkomen. Ze leven in de bodem en oceanen, maar ook in de darmen en op de huid van mensen. Die ontdekkingen waren een nieuwe impuls voor onderzoek naar de veelzijdige oerbacteriën.

Eigendomein

Het leven op aarde is verdeeld in drie grote groepen: de domeinen. De archaea vormen een eigen domein. De andere twee domeinen zijn die van de bacteriën en die van de eukaryoten – organismen zoals planten en dieren waarvan de cellen een celkern en andere organellen hebben. Archaea lijken op bacteriën qua celstructuur. Ze hebben bijvoorbeeld allebei een ringvormig DNA-molecuul. Maar het aflezen en vertalen van de genetische code doen beide heel anders. In archaea lijken die processen meer op die van eukaryoten.

Zweepstaart

Wie gefascineerd is door archaea is microbioloog Sonja-Verena Albers van de Universiteit van Freiburg in Duitsland. Haar onderzoeksgroep bestudeert hoe de organismen zich voortbewegen. Voor alle micro-organismen is het belangrijk dat ze zelf kunnen bewegen. Als hun leefomgeving plotseling verslechtert, door een verandering in temperatuur of pH bijvoorbeeld, moeten ze zelfstandig een nieuw onderkomen kunnen vinden.

Bacteriën bewegen zich voort door middel van een zweepstaart, een orgaantje aangedreven door een moleculaire motor. De wetenschap heeft al ruim dertig jaar belangstelling voor deze structuur. De bacteriële zweepstaart bestaat uit vijftig eiwitten die volgens een vaste volgorde aan elkaar linken. Het werkt als een propeller: het motortje dat vastzit aan de celwand laat de zweepstaart ronddraaien, waardoor de bacterie kan zwemmen.

Maar hoe doen archaea dat, gebruiken zij ook een zweepstaart? Dat was wel altijd de aanname. Een paar jaar geleden echter werd voor de eerste keer het volledige DNA van een archaeon in kaart gebracht, en wetenschappers ontdekten toen dat archaea een andere structuur gebruiken om te zwemmen.

Oude structuur, nieuwe naam

Albers bedacht in 2012 een nieuwe naam voor deze structuur: archaellum. Net als bij de bacterie gaat het om een orgaantje aan het celoppervlak dat kan draaien, maar dan simpeler. In de soort Sulfolobus acidocaldarius, die in vulkanen leeft, bestaat de staart uit slechts zeven onderdelen. Deze soort geldt als het modelorganisme voor de archaea, zoals E. coli dat is onder de bacteriën. Ondanks de simpele structuur werkt het staartje wel even goed als een bacteriële staart.

Hoe de motor het archaellum precies aandrijft en hoe hij wordt vastgezet aan het celoppervlak is nog onduidelijk, maar de onderzoeksgroep van Albers zit er bovenop. Twee jaar terug stuitten ze op de structuur van een motoreiwit. Samen met twee andere eiwitten vormt dit motoreiwit de motor waarmee de staart ronddraait. Onlangs ontdekte het team weer een essentieel detail. In het vakblad Structure beschreven ze deze maand een eiwit dat het archaellum vastzet aan het celoppervlak van S. acidocaldarius.

Ziekteverwekker

Beetje bij beetje geven oerbacteriën hun geheimen prijs. Het heeft lang op zich laten wachten: bacteriën zijn in wetenschappelijk onderzoek veel beter vertegenwoordigd dan archaea. Van oerbacteriën zijn geen ziekteverwekkende of parasitaire soorten bekend, waardoor ze minder relevant zijn voor onderzoek. “Maar het is belangrijk om meer te leren over de structuren op de celwand, omdat de archaea deze gebruiken om interactie aan te gaan met hun omgeving, waaronder dus menselijke cellen”, aldus Albers.

Bron:

Ankan Banerjee e.a., ‘FlaF is a β-sandwich protein that anchors the archaellum in the archaeal cell envelope by binding the S-layer protein’, Structure. Online op 9 april 2015.

Dit nieuwsbericht verscheen 21 april 2015 op Kennislink

Afbeelding: Christine Oesterhelt

Reageer