Antibioticaresistentie is een groeiende zorg, vooral bij langdurige en terugkerende infecties. Een groot probleem hierbij zijn bacteriecellen die zich in een zogenoemde persister-staat bevinden. In deze staat groeien ze tijdelijk niet of heel langzaam, waardoor ze niet gevoelig zijn voor traditionele antibiotica die die de celwand-, eiwit- of DNA-synthese blokkeren. Hamoen en collega’s ontdekten dat deze cellen toch kunnen worden gedood door stofjes die de elektrische lading over de celmembraan verstoren. ‘Het kwam voor ons als een grote verrassing dat de verstoring leidt tot de productie van superoxide radicalen die essentiële onderdelen van de cel, zoals DNA en eiwitten, beschadigen’, vertelt Hamoen.

Verstoorde elektrische lading

Een belangrijke bron van de superoxide radicalen bleek het geconserveerde Rieske-eiwit (zie kader) te zijn, dat ook in mitochondriën (de ‘energiecentrales van een cel) voorkomt. Met behulp van fluorescentiemicroscopie konden de onderzoekers aantonen dat dit waarschijnlijk komt doordat, bij het verstoren van de elektrische lading over de membraan, het Rieske-eiwit loskomt van het grote membraaneiwitcomplex waar het normaliter een onderdeel van is.

Hamoen: ‘Deze bevinding verklaart waarom antibiotica gericht op de celmembraan effectief zijn tegen bijvoorbeeld de langzaam groeiende tuberculosebacil. Daarmee opent het mogelijkheden voor de ontwikkeling van nieuwe antibiotica die ingezet kunnen worden tegen antibiotica-tolerante persister-cellen en bacteriën die resistent zijn geworden tegen klassieke antibiotica.’

Publicatiegegevens

Declan Gray, Biwen Wang, Margareth Sidarta, Fabián Cornejo, Jurian Wijnheijmer, Rupa Rani, Pamela Gamba, Kürşad Turgay, Michaela Wenzel, Henrik Strahl en Leendert Hamoen: ‘Membrane depolarization kills dormant Bacillus subtilis cells by generating a lethal dose of ROS’, in: Nature Communications 15, 6877 (2024) https://doi.org/10.1038/s41467-024-51347-0