Volgt ons  

Link to our page Laloux Lab

Het lange termijn doel van ons lab is om te begrijpen hoe bacteriën hun cellulaire inhoud organiseren in ruimte en tijd voor hun verschillende en complexe levensstijlen. Het verwerven van fundamentele kennis over de celbiologie van bacteriën is een vereiste voor veel klinische toepassingen, waaronder de strijd tegen pathogene stammen, de ontwikkeling van oplossingen voor de opkomst van antibioticaresistentie en het juiste gebruik van bacteriën met gunstige functies in het menselijk lichaam

De opmerkelijke architectuur van bacteriële cellen

Bacteriële cellen werden lang beschouwd als een soort eenvoudige zakjes met willekeurig verdeelde moleculen, vanwege hun relatieve kleine omvang en de afwezigheid van intra-cytoplasmatische organellen. In de afgelopen decennia is dankzij enorme vorderingen op het gebied van microscopie en gentechnologie – waaronder de mogelijkheid voor onderzoekers om interessante eiwitten te labelen met fluorescente moleculen – duidelijk geworden dat bacteriële cellen hun intracellulaire inhoud op de meest fijnzinnige manier organiseren. Specifieke eiwitten of genloci nemen bijvoorbeeld niet-willekeurige posities in de cel in, zoals de celpolen (de uiteinden van de cel) of de plaats van celdeling. Bovendien zijn dergelijke lokaliseringspatronen vaak dynamisch: moleculen wisselen van plaats op een sterk gereguleerde manier tijdens de celcyclus. Deze spatio-temporele organisatie van de cel is essentieel voor het bacteriële leven en zorgt dat bacteriën hun celcyclus (dat wil zeggen van "geboorte" tot de generatie van dochtercellen) op de meest efficiënte manier kunnen volmaken.

De huidige kennis over bacteriële celbiologie is het "topje van de ijsberg"

Uitgebreide studies van de subcellulaire lokalisatie van verschillende moleculen hebben de complexe moleculaire mechanismen onthuld die fundamentele processen in verschillende modelsoorten reguleren, zoals de binaire celdeling, de replicatie en verdeling van het DNA. Deze kennis is nu onderdeel van leerboeken.

"Niet-canonieke" soorten, die het grootste deel van het bacteriële leven op aarde vertegenwoordigen, zijn echter grotendeels ontsnapt aan de aandacht van de bacteriële celbiologie, gedeeltelijk vanwege hun hogere biologische complexiteit of mindere geschiktheid voor laboratoriummanipulatie.

Ons doel en model

Ons doel is om te ontdekken hoe deze bacteriële cellen hun moleculaire inhoud in ruimte en tijd organiseren bij belangrijke stappen in hun fascinerende levenscycli. In het bijzonder richten we ons op de roofzuchtige modelbacterie Bdellovibrio bacteriovorus, die zich voedt met andere Gram-negatieve bacteriën, om twee belangrijke redenen:

1. B. bacteriovorus is een veelbelovend alternatief voor antibiotica, omdat deze bacterie op een efficiënte manier een groot aantal andere Gram-negatieve bacteriën doodt (waaronder verschillende pathogenen die vaak geassocieerd worden met antibioticaresistentie bij menselijke infecties), terwijl ze onschadelijk is voor eukaryote (bijv. menselijke) cellen. Aangetoond is dat deze predatie ook efficiënt is tegen bacteriën ingebed in biofilms, gestructureerde bacteriële gemeenschappen die in grote mate bijdragen aan multi-resistente nosocomiale (ziekenhuis-) infecties.

2. B. bacteriovorus heeft een originele celcyclus (Zie Figuur), waarin het de binnenzijde van de envelop van een prooibacterie (bijvoorbeeld E. coli of een andere soort) binnengaat, die wordt gehermodelleerd om een stabiele nis te vormen. De roofbacterie verteert vervolgens de cellulaire inhoud van de prooi van binnenuit en groeit als een filament die uiteindelijk een variabel aantal dochtercellen afgeeft door een niet-binair delingsproces (in tegenstelling tot de meeste modelbacteriën, die zich delen door binaire splitsing).

Legende - A. Schematische weergave van de celcyclus van de roofbacterie Bdellovibrio bacteriovorus. B. Microscopiebeeld van een E. coli-cel (fasecontrast, verschijnt in zwart) die in contact is gebracht met B. bacteriovorus (fluorescerend rood). C. Beelden van geselecteerde tijdstippen tijdens bacteriële predatie (met time-lapse microscopie van levende bacteriën), die de groei van de B. bacteriovorus-cel tot een filament laten zien, ten koste van de geïnfecteerde E. coli-cel. Dochtercellen worden na ongeveer 4 uur afgegeven.

Deze opmerkelijke bacterie, voor het eerst ontdekt in de jaren 1960, is opnieuw in de belangstelling gekomen vanwege zijn veelbelovende "levend antibioticum" potentieel. De moleculaire factoren die de niet-canonieke biologie van B. bacteriovorus bepalen zijn echter nog grotendeels onbekend. Het ontdekken van de moleculaire determinanten die ten grondslag liggen aan de celcyclus van B. bacteriovorus is een eerste vereiste om te begrijpen hoe de bacterie gedijt in zijn prooi en om het inzetten van deze bacterie als een therapeutisch middel in de toekomst mogelijk te maken. In ons laboratorium gebruiken we een combinatie van technieken, waaronder bacteriële genetica, moleculaire biologie en live kwantitatieve microscopie met hoge resolutie, voor het ontrafelen van nieuwe mechanismen die de belangrijkste processen van de bijzondere celcyclus van dit kleine roofdier regelen.