Met het oog op antibioticaresistentie blijft het zoeken naar nieuwe manieren om bacteriën onschadelijk te maken. Een interessant target voor Gramnegatieve bacteriën is de celwand, die bestaat uit twee membranen met daartussen een peptidoglycaanlaag. Aan de buitenkant van het buitenste membraan zit weer een lipopolysacharide- (LPS) laag (rode sliertjes op de foto). Verstoor je de celwand van binnenuit, dan wordt de bacterie gevoeliger voor antibiotica. Zeynep Su Ziylan, Marthe Walvoort en collega’s van de Rijksuniversiteit Groningen is dit gelukt met een derivaat van een bijzonder suikermolecuul, 3-deoxy-d-manno-oct-2-ulosoonzuur (Kdo). Althans, bíjna gelukt.

Draak

‘Tien jaar geleden verscheen de eerste paper al over het gebruik van het Kdo-derivaat 8-azido-Kdo’, zegt Marthe Walvoort, universitair hoofddocent chemische glycobiologie. Breng je dat derivaat in contact met een bacterie, dan bouwt die hem metabolisch in het LPS in. ‘Het is een heel gekke suiker met acht koolstofatomen. In Zeyneps PhD-project maakte ze variaties op Kdo met het doel om de opbouw van het LPS op die manier te verstoren.’ De hypothese was dat het verkort LPS zou opleveren, wat de stevigheid van de bacterie ondermijnt, wat hopelijk zou leiden tot een permeabel membraan.

Maar de synthese ‘is een draak, gewoon verschrikkelijk’, lacht Walvoort. ‘Het duurde veel langer omdat er allerlei isomeren gevormd werden en de zuivering moeilijk was.’ Desondanks is het gelukt en uit Su Ziylans gesynthetiseerde bibliotheekje was de 5-epi-Kdo-8-N₃ het meest succesvol.

Tekst gaat verder onder de afbeelding

Dit molecuul bouwde de modelbacterie (E. coli) inderdaad in de lipopolysacharidestructuur in. ‘Alleen niet op het cruciale punt! In E. coli zitten blijkbaar twee Kdo’s, eentje op de cruciale plek waarop het LPS verder wordt gebouwd, en eentje daarnaast’, legt Walvoort uit. ‘Waarschijnlijk is ons molecuul dus op plek twee ingebouwd, waardoor die geen impact heeft op de suikers die verder op het LPS moeten komen.’ Het initiële doel is dus niet behaald, maar er is nu wel meer begrip over de labeling en waarom de bacterie dit derivaat wel opneemt en de andere (die de hydroxygroep op positie 5 mist) niet.

Bewijzen

Toen het manuscript eenmaal verstuurd was en door het reviewproces ging, bleek er nog iets in een NMR-spectrum niet te kloppen. Walvoort was toevallig in Wenen op een conferentie en liep daar Paul Kosma – ‘een van de founding fathers van de suikerchemie’ – tegen het lijf. ‘Hij heeft ons flink geholpen, hij ontdekte namelijk dat we bij een van de NMR-spectra een heel ander molecuul hadden dan we dachten.’

Een van de gelabelde Kdo-varianten had een recombinatie ondergaan. ‘De reviewer had opgepikt dat de toekenning onjuist was, en toevallig was dat Paul Kosma ook opgevallen ’, vertelt Walvoort. ‘Hij heeft toen geholpen om de juiste structuur toe te kennen. Ik voelde me in de reviewfase echt gesteund door de community, het is fijn als je merkt dat mensen willen helpen om de paper beter te maken in plaats van dat je je moet bewijzen.’

Ook vindt Walvoort het ‘gaaf dat je in die fase van publiceren ook nog kunt samenwerken’. ‘Dat heeft me geleerd dat je ook mensen die allang met pensioen zijn gewoon kunt benaderen voor hulp. Ik had dus veel eerder aan de bel moeten trekken, maar beter een doelpunt in blessuretijd dan helemaal niet scoren, denk ik dan maar.’

Geen goed model

Het interdisciplinaire karakter van dit werk is belangrijk voor Walvoort. ‘We kregen vanuit de faculteit financiering specifiek voor mensen uit twee verschillende instituten, dat maakt dit soort blue sky onderzoek mogelijk.’ Ook voor de toekomst. ‘Je creëert zo vruchtbare grond voor toekomstige samenwerkingen. Er zijn veel dingen die je niet kunt meten maar die wel heel kostbaar zijn, en daar is dit een prachtig voorbeeld van.’

Met deze paper is ook Su Ziylans PhD ten einde gekomen en er is niet meteen vervolgfinanciering beschikbaar. ‘Ik wil heel graag verder’, zegt Walvoort. ‘Maar er is niemand die het werk voort kan zetten.’ Maar áls ze verder zou kunnen? ‘Dan zou ik Haemophilus influenzae-bacteriën labelen met ons molecuul. Die heeft namelijk maar één plek waar Kdo in het LPS aanwezig is, dus die móet dan wel ingekort LPS vormen.’ Lachend: ‘Eigenlijk was E. coli dus helemaal niet zo’n goede modelbacterie.’

‘Dat vind ik het fascinerende aan dit veld’, besluit Walvoort. ‘De spanning van enerzijds je suikermoleculen zo veel mogelijk willen laten lijken op de originele suikers zodat ze worden opgenomen en ingebouwd, maar tegelijkertijd ook ervoor willen zorgen dat jouw molecuul dan een verstorend effect heeft.’

Su Ziylan, Z. et al. (2025) JACS Au, DOI: 10.1021/jacsau.5c00338