Studie en exploitatie van bacteriofaaggecodeerde endolysines en exopolysaccharide depolymerasen.

Bacteriofagen (kortweg fagen) zijn wijdverspreide virussen die bacteriën infecteren. Ze beschikken over uiterst geraffineerde en doelgerichte mechanismen om de bacteriecel te 'kapen' en vervolgens aan te wenden voor de eigen vermenigvuldiging. Het blootleggen van deze fundamentele processen en interacties tussen faag en gastheer vormt sinds lang de hoeksteen van fundamenteel moleculair onderzoek en diende reeds als bron voor tal van toepassingen. Gedurende zijn replicatiecyclus moet de faag verschillende barrières zoals de peptidoglycaan- en biofilmlaag overwinnen. Fagen beschikken daarom over een divers arsenaal aan hydrolasen om deze polymeerstructuren te degraderen. Door miljoenen jaren co-evolutie tussen de bacteriofaag en de gastheer zijn deze enzymen geoptimaliseerd om deze taak snel, efficiënt en met hoge specificiteit te volbrengen. Deze eigenschappen maken van deze hydrolasen een uitdagende onderzoeksthematiek. Fagen doorkruisten de peptidoglycaanlaag tweemaal, éénmaal gedurende infectie en éénmaal gedurende lysis van de gastheercel. Voor beide functies bezit een faag een apart peptidoglycaanhydrolase met eigen specifieke eigenschappen. Acht verschillende peptidoglycaanhydrolasen gecodeerd door Pseudomonas aeruginosa en Staphylococcus aureus bacteriofagen werden reeds uitvoerig biochemisch, moleculair en structureel gekarakteriseerd. Bovendien wordt hun potentieel als 'enzybiotica' (het gebruik van enzymen als antibiotica) om P. aeruginosa of S. aureus te bestrijden onderzocht. Een mogelijke belemmering in de applicatie van peptidoglycaanhydrolasen als 'enzybiotica' is de biofilmvorming door diverse bacteriën. Biofilmvorming is overigens hinderlijk in tal van domeinen (dichtslibben van industriële leidingen, verstopping van katheters, verhoogde resistentie tegen antibiotica,...). De strategie die de bacteriofaag toepast om deze barrière te overwinnen, wordt in dit project bestudeerd. De doelstellingen van dit project zijn tweevoudig: 1. Algemene karakterisatie en preklinische evaluatie van P. aeruginosa en S. aureus peptidoglycaanhydrolases en hun chimere combinaties als enzybiotica. 2. Identificatie van biofilmdegraderende P. aeruginosa faageiwitten en peptidoglycaan-hydrolasen afkomstig uit fagen die Enterobacteriaceae en andere pseudomonaden infecteren. Het ultieme doel is te komen tot een multicomponentensysteem dat het beste van faaggecodeerde hydrolasen combineert om verschillende bacteriële pathogenen te bestrijden.

Trefwoorden:Peptidoglycan, Exopolysaccharide, Depolymerase, Enzybiotic, Biofilm, Endolysin, Bacteriophage

Disciplines:Microbiologie, Systeembiologie, Laboratoriumgeneeskunde, Biochemie en metabolisme, Medische biochemie en metabolisme