Een tegendraadse bacterie - Willy van Strien

42
JOOST WILLEMSE
de Z-ring. FtsZ rekruteert andere eiwitten, waaronder eiwitten die
een scheidingswandje vormen. De FtsZ-moleculen haken zich aan
elkaar vast en schuiven steeds verder over elkaar heen, zodat de
Z-ring nauwer en nauwer wordt. Er ontstaat een steeds strakkere
insnoering en tenslotte splitsen de dochtercellen zich van elkaar af.
FtsZ-moleculen mogen zich alleen verzamelen op de plaats waar
een scheidingswandje moet komen en alleen als er zo’n wandje moet
komen. Zogenoemde Min-eiwitten fungeren als de waakhond die
voorkomt dat FtsZ moleculen op verkeerde plaatsen en momenten
samenscholen. Pas als er weinig Min is, kan FtsZ een celdeling in
gang zetten. Willemse: “FtsZ is als eerste op de plaats van de scheiding
aanwezig. Maar voor die aanwezigheid geldt dus: nee, tenzij.
En zo staat het ook in de leerboeken: de celdeling van bacteriën
begint altijd met FtsZ, en dat staat altijd onder negatieve controle.”
Maar in de sporenvormende hyfen van Streptomyces ontstaat een
hele ladder van scheidingswandjes. De vraag was hoe dat proces
gereguleerd wordt. “We wisten al dat Streptomyces geen Min heeft,
en dat er, naast FtsZ, twee andere eiwitten in een vroeg stadium
bij de celdeling zijn betrokken: SsgA en SsgB”, vertelt Willemse.
Aan hem was de taak om hun functie op te helderen.
Lampjes
Willemse maakte de eiwitten waarvan hij de functie wilde achterhalen
zichtbaar in levende cellen door er een fl uorescerende groep aan
te plakken. Zo kregen ze een groen of rood lampje dat aanging als
hij ze even belichtte.
Aan de hand van een reeks fraaie rood-groene plaatjes laat hij zien
dat SsgA als eerste op de plaats van de toekomstige scheidingswandjes
verschijnt en dat SsgB zich daarbij aansluit. Daarna voegt FtsZ
zich erbij om Z-ringen te vormen; tegen die tijd is SsgA een stapje
opzij gegaan. SsgB en FtsZ blijven in het karakteristieke ladderpatroon
aanwezig totdat de sporen zijn gevormd. Willemse laat op een
fi lmpje zien hoe SsgB zich op bepaalde plaatsen verzamelt, hoe FtsZ
daar na een paar minuten bij komt en hoe na een half uur de ladders
van Z-ringen gevormd zijn.
“Het zag er naar uit dat FtsZ bij Streptomyces niet als eerste op de
plaats van de scheidingswandjes aanwezig is”, zegt Willemse. “Het
wordt opgetrommeld door SsgB, dat op zijn beurt door SsgA wordt
gerekruteerd. Dat zou betekenen dat FtsZ onder positieve controle
staat: het wordt niet weggehouden van plaatsen waar geen wandje
moet komen, maar juist gedirigeerd naar plaatsen waar dat wel
moet: ja, mits.”
Nieuwe techniek
Om dit beeld te bevestigen en verder in te kleuren nam Willemse
de bacterie mee naar zijn oude werkplek in Wageningen. Met FRAP
(Fluorescence Recovery After Photobleaching) mat hij de beweeglijkheid
van eiwitten die met een fl uorescerende groep gemerkt zijn.
Aan het begin van de sporenvorming bleek SsgA het meest actief,
tijdens de celdeling werden SsgB en FtsZ actiever.
Hij onderzocht ook de wisselwerking tussen eiwitten. Een groen
fl uorescentielampje aan een eiwit kan gaan branden als het even
wordt belicht, maar het kan in plaats daarvan ook een rood lampje
aan een ander eiwit ‘aansteken’ dat er vlak naast ligt. De mate waarin
dat gebeurt is een maat voor de afstand tussen de eiwitten, en het is
te meten met FRET-FLIM (Fluorescence Resonance Energy Transfer,
Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy). “We waren de eerste
die deze techniek toepasten op een bacterie”, zegt Willemse. Hij liet
er nog eens mee zien dat SsgB en FtsZ tijdens celdeling vlakbij elkaar
zitten. Door ook het celmembraan te kleuren kon hij laten zien dat
SsgB aan dit membraan vastzit en dat de Z-ring daarbinnen ligt.
De leerboeken die zeggen dat bacteriële celdeling altijd begint met
FtsZ en dat dit eiwit altijd onder negatieve controle staat, hadden
buiten de tegendraadse Streptomyces gerekend.
Willemse heeft op allerlei manieren bewezen dat Streptomyces de
celdeling anders regelt dan andere bacteriën. Omdat er tientallen
scheidingswandjes in een keer ontstaan, moet dat waarschijnlijk
ook wel. Het is logischer om een positief signaal af te geven op de
plaatsen waar al die wandjes moeten ontstaan dan met een negatief
signaal aan te geven waar ze niet mogen komen.
Willy van Strien