Microbial sterol side chain degradation in Actinobacteria

Promotie: dhr. M.H. Wilbrink, 13.15 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Microbial sterol side chain degradation in Actinobacteria

Promotor(s): prof.dr. L. Dijkhuizen

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

 

Ontdekking genen voor cholesterolafbraak interessant voor bestrijding tuberculosebacterie

Het onderzoek van Maarten Wilbrink heeft voor het eerst geleid tot de identificatie van genen die betrokken zijn bij de afbraak van sterolzijketens. Het beschrijft de identificatie van een gencluster dat verantwoordelijk is voor afbraak van cholesterol in de bodembacterie Rhodococcus jostii RHA1.

Bacteriën behorende tot het genus Rhodococcus staan bekend om hun vermogen om een grote verscheidenheid aan stoffen af te breken, waaronder sterolen. Bij de microbiële afbraak van sterolen wordt de steroïde ringstructuur afgebroken en de zijketen wordt stapsgewijs verwijderd. De genen die betrokken zijn bij laatstgenoemd proces waren tot voorheen onbekend.

Genetische informatie over de sterolzijketenafbraak is onder andere relevant vanuit industrieel oogpunt, bijvoorbeeld om steroïden te maken uit sterolen verkregen uit restproducten als van soja. DNA-microarraystudies leidden tot de identificatie van een gencluster dat verantwoordelijk is voor afbraak van cholesterol in de bodembacterie R. jostii RHA1.

Ditzelfde cluster bleek ook aanwezig in de genetisch verwante, maar ziekteverwekkende bacterie Mycobacterium tuberculosis, de veroorzaker van tuberculose in de mens. De rol van de cholesterolafbraakgenen in de tuberculosebacterie was vooralsnog onbekend, maar eerder onderzoek toonde aan dat deze genen van groot belang zijn in de overleving van de bacterie in afweercellen en dus bij pathogeniciteit betrokken waren.

Wilbrink beschrijft in zijn proefschrift verder de gedetailleerde karakterisatie van verschillende genen (cyp125, fadD19, ltp3 and ltp4) die specifiek betrokken zijn bij sterolzijketenafbraak. De rol van deze genen werd vastgesteld door mutagenese analyse in R. rhodochrous stam RG32. Stam RG32, waarin vijf kshA genen zijn uitgeschakeld, werd in het RUG-lab van Wilbrink vervaardigd en is in staat tot selectieve sterolzijketenafbraak waarbij steroïden worden opgehoopt uit sterolen.

Zijn onderzoek biedt nieuwe inzichten in de afbraak van sterolen in Rhodococcus en in de tuberculosebacterie, waar dit proces van belang is voor pathogeniciteit.

Zijn resultaten zijn relevant aangezien een belangrijk inzicht is verkregen in een mechanisme dat belangrijk is voor de overleving van M. tuberculose in immuuncellen in de mens. De tuberculosebacterie veroorzaakt 1-2 miljoen doden per jaar en de opkomst van (meervoudig) antibioticumresistente stammen zorgt voor een grote behoefte aan nieuwe farmaceutica om zulke stammen te bestrijden. De geïdentificeerde genen zouden mogelijk nieuwe aangrijpingspunten kunnen bieden voor het ontwikkelen van nieuwe farmaceutica om de tuberculose bacterie te kunnen bestrijden.

Maarten Wilbrink ((Sappemeer, 1980) studeerde biologie aan de Rijksuniversiteit Groningen, waar hij zijn promotieonderzoek uitvoerde bij de vakgroep Microbiële Fysiologie van het onderzoeksinstituut GBB (Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute). Het onderzoek werd gefinancierd uit een beurs van het Integration of Biocatalysis and Organic Synthesis (IBOS) programma van het Nederlands organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).