Bacillen in je eten
Sommige bacteriën kunnen ons voedsel vergiftigen en zijn bovendien lastig te bestrijden. Onderzoekers in Wageningen zijn op zoek naar hun zwakke plek.
Mensen verlangen meer en meer naar gezond, vers voedsel dat gemakkelijk te bereiden is. De meeste voedingsmiddelen die je in de supermarkt koopt worden van tevoren behandeld (bijvoorbeeld verhit), zodat alle vervelende, ziekteverwekkende bacteriën worden gedood. Maar door deze behandelmethoden gaan vaak waardevolle voedingsstoffen verloren of wordt de smaak van het voedsel aangetast. Nieuwe behandelmethoden voor voedsel gaan daarom uit van zo weinig mogelijk behandelstappen, oftewel 'minimal processing'. Het nadeel hiervan is echter dat vervelende bacteriën makkelijker kunnen overleven en de kans toeneemt dat ze in je voedsel terechtkomen. Bij het Top Institute Food & Nutrition in Wageningen houden onderzoekers zich bezig met de vraag hoe verschillende ziekteverwekkende bacteriën de minimale behandelmethoden kunnen overleven.
Diarree
Eén van de kampioenen in het overleven van 'minimal processing' is de bacterie Bacillus cereus. Deze bacterie is erg vervelend, omdat hij allerlei giftige stoffen (toxines) kan produceren en in staat is infecties te veroorzaken. Geschat wordt dat in Nederland meer dan 10% van alle voedselinfecties veroorzaakt wordt door B. cereus. Gelukkig zijn de infecties vaak niet heel ernstig en leiden ze slechts tot overgeven of hevige diarree, maar er zijn B. cereus uitbraken bekend met dodelijke slachtoffers.
Bacterie-zintuigen
Uit onderzoek is gebleken dat bacteriën zich snel aan allerlei stressfactoren in hun omgeving kunnen aanpassen door gebruik te maken van zogenaamde twee-componenten systemen. Deze systemen bestaan uit een sensor (component 1) en een bijbehorende regulator (component 2). Een bacterie bevat vaak tientallen verschillende van deze systemen en elke sensor is in staat een specifiek signaaltje uit de omgeving op te vangen, zoals de aanwezigheid van antibiotica (bacteriedodende middelen) of een toename van de temperatuur. Wanneer een sensor zo'n stress-signaaltje waarneemt activeert die zijn bijbehorende regulator. Die krijgt dan de opdracht om allerlei genen te activeren: de doelwitgenen. Deze doelwitgenen coderen voor eiwitten die de bacterie nodig heeft om op het signaaltje van buitenaf te kunnen reageren. Twee-componenten systemen kunnen dus eigenlijk gezien worden als 'bacterie-zintuigen', omdat ze ervoor zorgen dat een bacterie (1) zijn omgeving kan aftasten en (2) op de juiste manier kan reageren op die omgeving.
- Bacillus cereus cellen zijn 2 tot 10 miljoenste meter lang en hebben de vorm van een staafje.
Informatie kopiëren
Recentelijk hebben onderzoekers ontdekt dat B. cereus beschikt over relatief veel van deze zintuigen, maar we weten nog niet wat ze allemaal doen. Met behulp van genomics en bioinformatica onderzoek proberen we uit te vinden op welke signalen de bacterie-zintuigen reageren en welke genen ze vervolgens aanzetten.
Tientallen jaren van onderzoek aan bacteriën heeft voor een hoop regulators aangetoond wat hun doelwitgenen zijn. Met de resultaten van dit onderzoek hebben bioinformatici een enorme database opgebouwd met daarin informatie over regulators en doelwitgenen van de bacterie Bacillus subtilis, die verwant is aan B. cereus.
Verwante bacteriën delen een vergelijkbare set aan genen. Daarom kan informatie over genen in de ene bacterie (B. subtilis) inzicht geven over de functie van genen in een verwante bacterie (B. cereus). Genetische informatie kan dus feitelijk van de ene naar de andere bacterie 'gekopieerd' worden. Als bijvoorbeeld bekend is dat regulator X in B. subtilis het doelwitgen A aanzet, is het goed mogelijk dat in B. cereus een vergelijkbaar mechanisme aanwezig is. Met bepaalde bioinformatica software kan de erfelijke code van B. cereus doorzocht worden om te zien of dezelfde genen X en A aanwezig zijn. Als dit zo is, kan in meer detail uitgezocht worden hoe het regulatiemechanisme werkt.
Schakelaartjes voor genen
Regulators herkennen vaak bepaalde stukjes DNA - een soort schakelaartjes - in de buurt van het gen dat ze reguleren. Door aan deze schakelaartjes te binden kunnen ze het gen aanzetten. Voor sommige regulators is precies bekend hoe de schakelaartjes die ze herkennen eruit zien. Regulator X in B. subtilis kan bijvoorbeeld de schakelaarcode tttacaaaaccttaaca herkennen in de buurt van doelwit gen A. Als in B. cereus hetzelfde regulatie-mechanisme bestaat, moet er ook een schakelaarcode te vinden zijn in de buurt van gen A. Maar omdat B. cereus niet precies hetzelfde is als B. subtilis, kan het zijn dat regulator X in B. cereus een net iets ander schakelaartje herkent: bijvoorbeeld tttacaaagcctttaca. En het kan zelfs zo zijn dat er in B. cereus nog veel meer andere genen zijn met zo'n schakelaartje.
- Schakelaars voor genen.
Het vinden van regulators, de bijbehorende schakelaars en doelwitgenen kan ons veel leren over het functioneren van bacteriën. Het kan het verschil verklaren tussen een onschuldige bodembacterie als B. subtilis en een vervelende ziekteverwekker als B. cereus. Uiteindelijk kan dit ons aanwijzingen geven over de zwakke plekken van overlevingskampioenen als B. cereus, zodat we dit soort bacteriën in de toekomst kunnen weren uit ons voedsel.
