Virussen en bacteriën slagen er regelmatig in het menselijk lichaam te infecteren. De corona-epidemie levert daarvoor weer een beangstigend bewijs. Voor schimmels hoeven we minder bang te zijn. Althans tot nu toe, want schimmels leren bij hoe ze het immuunsysteem van de mens kunnen overwinnen. Onderzoek van de Westfälische Wilhelms Universität Münster (WWU) levert nieuwe inzichten hoe ze dat doen.
Over het algemeen zijn schimmels dus minder gevaarlijk. Dat komt omdat ze voor het menselijke immuunsysteem heel gemakkelijk te herkennen zijn omdat hun cellen omgeven zijn door een vaste celwand van chitine (een soort koolhydraat) en andere complexe suikers. Chitine is als het ware het alarmsignaal voor het immuunsysteem, waarop het reageert met een heel arsenaal aan defensieve wapens.
Enzymen ter verdediging
Het vervelende is alleen dat sommige schimmels hebben geleerd om deze voor hun fatale herkenning te vermijden: Ze bezitten bepaalde enzymen (chitosan-deacetylase) waarmee ze enkele van de chitinebouwstenen kunnen wijzigen. Hierdoor ontstaat een zogenaamde chitosan, een biopolymeer dat onzichtbaar is voor het immuunsysteem.
Een van de meer agressievere schimmels is de cryptococcus neoformans die kan leiden tot fatale infecties. Deze schimmel heeft vier genen die dergelijke enzymen lijken te coderen. Tot nu toe hebben onderzoekers slechts voor drie van hen kunnen aantonen dat ze echt chitinebouwstenen kunnen veranderen. De functie van het vierde eiwit was onbekend.
Wetenschappers van de WWU hebben dit vierde enzym nu tot in detail onderzocht en zijn erachter gekomen dat het enzym een chitosan-deacetylase is die nog niet eerder is beschreven. De studie is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).
E-coli bacterie
De onderzoekers onder leiding van professor Bruno Moerschbacher van het Instituut voor Plantenbiologie en Biotechnologie van de WWU ontwikkelden biotechnologische methoden om dergelijke genen in de E. coli-bacterie te introduceren en de in deze bacterie geproduceerde enzymen in detail te karakteriseren.
“Blijkbaar hebben de chitine-dacetylases meerdere chitinebouwstenen achter elkaar nodig in de keten om de molecule aan te vallen en een azijnzuur te verwijderen”, legt biochemicus Moerschbacher uit. “Daarom zijn er altijd nog wat chitinebouwstenen over aan het eind. Het nieuwe chitosan-deacetylase kan dan ook deze laatste azijnzuurmoleculen verwijderen”.
Nieuwe medicijnen
Het vermoeden was duidelijk dat alleen deze laatste stap de schimmel echt onzichtbaar maakt voor het menselijke immuunsysteem. En inderdaad: in samenwerking met dermatologen van het Universitair Medisch Centrum Hamburg-Eppendorf konden de onderzoekers aantonen dat een chitosan, dat nog steeds veel azijnzuurmoleculen bevat, het immuunsysteem nog sterker stimuleert dan chitine. Alleen een behandeling met chitosan deacetylase leidt tot een product dat het immuunsysteem niet meer activeert.
Chitosan-deacetylase is dus een cruciaal instrument van de schimmel om zijn gastheer onder de chitine-radar aan te vallen. De volledige verwijdering van de azijnzuurmoleculen uit de chitine werkt als een soort magische kap, waardoor de schimmel onzichtbaar wordt voor het immuunsysteem. “Dit maakt chitosan-deacetylase een interessant doelwit voor nieuwe geneesmiddelen”, benadrukt Christian Gorzelanny van het Universitair Medisch Centrum Hamburg-Eppendorf.
