Microbiologie in hapklare porties
Ziekteverwekkers ontregelen met RNA’s
We hebben de laatste tijd veel over RNA’s gehoord door de RNA vaccins. Maar wat zijn RNA’s? RNA staat voor ribonucleïnezuur (EN ribonucleic acid). Net als DNA zijn RNA’s nucleïnezuren, maar met ribose, een suikermolecuul met vijf koolstofatomen. Het RNA molecuul waar je zoveel over hoort is mRNA of messenger RNA. Zoals de naam al aangeeft, is het een boodschapper die de boodschap van DNA overbrengt door het te kopiëren en het naar de ribosomen te brengen, die de boodschap met behulp van tRNA’s omzetten/vertalen naar eiwitten. Voor het vaccin is het een boodschapper die onze cellen vertelt hoe ze het spike-eiwit van SARS-CoV-2 moeten maken, zodat het ons immuunsysteem kan leren om het virus te herkennen.
mRNA’s zijn niet de enige RNA moleculen, er zijn ook tRNA’s (die wordt hier besproken), rRNA’s (deel van de bouwstenen van ribosomen), snRNA’s (kleine nucleaire RNA’s die zich in de kern bevinden), en andere niet-coderende RNA’s zoals sRNA’s (kleine RNA’s) (figuur 1).
Bacteriële sRNA’s zijn als regulator moleculen zeer belangrijk. Ze binden aan doelwit eiwitten en veranderen op deze manier hun functie, of ze binden aan mRNA’s en reguleren direct de genexpressie. Ze zijn daarom betrokken bij veel verschillende mechanismen die verband houden met:
- Stressrespons
- Regeling van RpoS (transcriptie regelaar)
- Regeling van buiten membraaneiwitten
- Virulentie van pathogenen
- Quorum sensing (bacterieel communicatiesysteem)
- Biofilmvorming
- Resistentie tegen antibiotica
Deze regulatie mechanismen zijn zeer belangrijk voor pathogene bacteriën. Deze bacteriën reguleren hun genexpressie om ons immuunsysteem te ontwijken en ziektes te veroorzaken. Het gebruiken van sRNA’s om genexpressie te reguleren is een snelle en energie-efficiënte manier vergeleken met meer conventionele transcriptiefactoren (die eiwitten zijn). Veel regulerende RNA’s zijn bestudeerd, vooral bij pathogene bacteriën, maar of zij een rol spelen bij het veroorzaken van ziekten is nog niet goed begrepen.
In een recente studie heeft een team een genetisch systeem ontwikkeld om sRNA’s en hun invloed op de pathogeniciteit te bestuderen bij de bacterie die verantwoordelijk is voor de veroorzaking van Chlamydia: Chlamydia trachomatis. Chlamydia zijn bacteriën die onze cellen infecteren en verschillende ziekten veroorzaken. Chlamydia trachomatis is de meest voorkomende oorzaak van bacteriële seksueel overdraagbare aandoeningen, met meer dan 1,8 miljoen nieuwe gevallen per jaar in de Verenigde Staten. Deze bacterie kan ook besmettelijke blindheid veroorzaken, trachoom genaamd, terwijl verwante soorten zoals C. pneumoniae verantwoordelijk zijn voor longontsteking.
Alle Chlamydia spp. hebben een soortgelijke ontwikkelingscyclus waarbij binnen een eukaryote gastheercel afwisselend twee vormen voorkomen. Een infectieuze vorm, die het elementaire lichaam (EB in blauw) wordt genoemd, bindt zich aan de gastheercel en dringt deze binnen. Na enkele uren differentieert het EB zich in een grotere, intracellulaire vorm, het reticulaat lichaam (RB in rood) genoemd, in een vacuole die inclusie wordt genoemd. RB’s zijn metabolisch actief en ondergaan meerdere replicatie rondes voordat zij weer in EB’s veranderen. Deze stap is van cruciaal belang voor de overdracht, omdat alleen EB’s nieuwe gastheercellen kunnen infecteren (figuur 2).
In dit onderzoek screenden de auteurs dertien chlamydiale sRNA’s op schadelijke effecten op de infectie en identificeerden verschillende waarvan overexpressie een ernstige vermindering van de infectie veroorzaakte. In het bijzonder veroorzaakte sRNA CtrR3 overexpressie een RB-naar-EB conversie defect (groene sRNA, figuur 3). Daarom werden EB’s niet goed gevormd en konden ze niet meer cellen infecteren. Een andere sRNA overexpressie, CtrR7, veroorzaakte een RB replicatie defect (blauw sRNA, Figuur 3). Deze keer konden RB’s niet efficiënt repliceren waardoor de hoeveelheid geproduceerde EB’s afnam en de besmettelijkheid beperkt bleef.
Zij combineerden hun genetische benadering met biochemische-, bioinformatische-, mutatie- en functionele analyses om het doelwit van deze sRNA’s te identificeren. In dit geval waren de doelwitten mRNA’s die betrokken zijn bij belangrijke ontwikkelingsstappen. Deze studie is van essentieel belang voor toekomstig onderzoek naar ziekteverwekkers en opent een deur naar mogelijke behandelingsgebieden. Hoewel sRNA’s eerder zijn bestudeerd in modelorganismen zoals E. coli, is het van cruciaal belang dat de regulatie na transcriptie in ziekteverwekkers ook kan worden bestudeerd om in de toekomst behandelingen te ontwikkelen die de infectiviteit van de ziekteverwekker of zijn virulentie zouden verminderen, zodat behandelingen doeltreffender kunnen werken of rechtstreeks als antibioticum kunnen dienen.
Link to the original post: Wang, K., Sheehan, L., Ramirez, C., Densi, A., Rizvi, S., Ekka, R., … Tan, M. (2022). A Reverse Genetic Approach for Studying sRNAs in Chlamydia trachomatis. MBio. https://doi.org/10.1128/mbio.00864-22
Featured image: Adapted from https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/da/DNA_RNA_structure_%28full%29.png
Vertaald door: Liang Hobma
micro-bites.org 
