Na een kwart eeuw hebben onderzoekers het mysterieuze mechanisme achter celdeling bij bacteriën ontrafeld. Cellen blijken op dezelfde manier te werk te gaan als metselaars op een verplaatsbare steiger.
Als bacteriën zich in tweeën delen, bouwen ze van buiten naar binnen een nieuwe celwand met behulp van ‘moleculaire metselaars’. Een internationale groep onderzoekers, waaronder ook hoogleraar moleculaire biofysica Cees Dekker van de TU Delft, publiceerde deze ontdekking in het gerenommeerde vakblad Science.
Het is al 25 jaar bekend dat bacteriën – eencellige organismen – zich delen door in hun midden een ring aan te leggen. Deze zogeheten Z-ring zit vast aan de celwand en knijpt uiteindelijk samen. Zo ontstaan er twee dochtercellen. De ring wordt onder andere gevormd door ftsZ, een eiwit dat als eerste aanwezig is op de locatie waar de deling zal plaatsvinden. FtsZ stimuleert verder de andere eiwitten die voor de celdeling zorgen.
Frans de Waal (1948-2024): ‘Zo speciaal zijn wij mensen niet’
Primatoloog Frans de Waal is op 14 maart 2024 overleden. In juni 2019 interviewde New Scientist De Waal. De les die hij meegaf: ‘zo speciaal zijn wi ...
Steiger
Al die tijd was echter onduidelijk wat het mechanisme is achter dit proces. Nu hebben de onderzoekers met geavanceerde microscopen ontrafeld dat de cel losse stukjes ftsZ verplaatst aan de rand van de Z-ring. Dat gebeurt met behulp van ‘treadmilling’. ‘Bij treadmilling creëer je verplaatsing door aan de voorkant iets toe te voegen en tegelijk aan de achterkant weer weg te halen’, zegt Cees Dekker van het Kavli Institute of Nanoscience van de TU Delft. Je kunt dat vergelijken met het bouwen vanaf een vaste steiger. Hierbij is het ftsZ de steiger en de cel de bouwvakker. De cel voegt bijvoorbeeld aan de rechterkant van de ftsZ-steiger steeds nieuwe steigerplanken toe en aan de linkerkant breekt de cel de overbodige steigerdelen af.
Vanaf de ftsZ-steiger vormt de cel peptidoglycaan – een polymeer dat de celwand verstevigt. ‘De opbouw van de peptidoglycaan celwand verplaatst mee met de steiger en zo ontstaat er steeds meer celwand’, zegt Dekker.
Verschillende ftsZ-steigers gaan tegelijkertijd aan de slag in een snel tempo. Ze verplaatsen zich rondom de Z-ring en in ongeveer 15 minuten is de celwand klaar. Andere eiwitten zorgen ervoor dat het DNA keurig over twee helften wordt verdeeld.
Kleuren
De onderzoekers konden het proces volgen door elk bouwmateriaal van de celwand een eigen kleur te geven. Dit deden ze door stoffen die heel kort fluoresceren toe te voegen. De kleuren veranderden steeds na enkele seconden, telkens op een andere plek. Zo zagen de onderzoekers dat de celwand van buiten naar binnen opbouwde in een spiraalvorm.
Dekker hoopt dat deze informatie uiteindelijk een nieuwe route naar alternatieve antibiotica kan openen. ‘Als we de celdeling van bacteriën gericht kunnen verstoren, kunnen we ook ziekteverwekkende bacteriën in de toekomst mogelijk met nieuwe wapens bestrijden.’
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder: