Daptomycine, een antibioticum gemaakt door Actinobacteriën Foto Shutterstock Bacteriën en schimmels concurreren om voedsel en maken in die strijd hun eigen wapens: antibiotica. Die stoffen gebruiken we om ziekmakende bacteriën in de mens te bestrijden, alleen worden steeds meer bacteriën ertegen resistent. In het DNA van bacteriën speurt promovendus Barbara Terlouw met computertechnieken naar nieuwe antibiotica.
‘Eiwitten zijn de werkpaarden, de machines, in elke levende cel’, vertelt Barbara Terlouw (Bioinformatica). ‘In bacteriën die antibiotica maken, zijn er dus ook eiwitten die de antibiotica bouwen.’ Ze onderzoekt het DNA van bacteriën om nieuwe antibiotica te vinden. De eiwitten zijn een soort wapenfabriekjes. ‘Een eiwit kun je zien als een grote lopende band, waarbij de verschillende eiwitdelen elk een stukje toevoegen en samen een antibioticum bouwen. De eiwitten waar ik aan werk zijn de coolste die er bestaan.’ Vorige maand won Barbara Terlouw het Storm-van der Chijs Stipendium voor haar onderzoek, naast medewinnaar Katherine Barragán-Fonseca.
Zo’n eiwit bestaat uit meerdere schakels (modulen), en elke schakel voegt één bouwsteentje toe in drie stappen. ‘Elke stap wordt uitgevoerd door een ander deel (domein) binnen de module. Een domein herkent welk stukje moet worden ingebouwd, een tweede plakt de stukjes aan elkaar, en het derde domein heeft een grijparm om het bouwpakket door te geven aan de volgende schakel.’
Terra incognita
Terlouws onderzoek maakt deel uit van het grote NWO-project NACTAR, dat acht strategieën verkent om ziekmakende en resistente bacteriën te bestrijden. Ze richt zich vooral op de Actinobacteria, een groep bacteriën met enorme veelzijdigheid in de stoffen die ze maken. Tweederde van de tegenwoordig gebruikte antibiotica komt uit deze groep bacteriën, zoals de stof daptomycine.
Moderne technieken laten zien dat deze bacteriën nog een hoop meer kunnen dan we weten. Die onontdekte wereld wil de onderzoeker verkennen. In een bezoek aan de University of Warwick karakteriseerde ze twee eiwitdomeinen die antibiotica maken. ‘Afhankelijk van hoe elk eiwitdomein eruitziet, kun je voorspellen welk puzzelstukje ze toevoegen.’
Machine learning
Haar laboratoriumonderzoek paste Terlouw toe in computeranalyses. ‘Ik bekijk grote databases met DNA-codes om per eiwitdomein te bepalen welk puzzelstukje het aan een antibioticum toevoegt. Met duizenden voorbeelden kun je daarna zelflerende computers trainen om die stukjes te voorspellen voor elk eiwitdomein. Ik heb een machine learning tool geschreven die dat voorspelt.’
Daarna brengt ze er scheikunde bij. ’We hebben met computers de bouwblokjes voorspeld, maar nu is de vraag hoe ze aan elkaar komen te zitten.’ Uiteindelijk is het doel om op basis van de DNA-code te voorspellen welke onontdekte antibiotica een bacterie kan maken.
Getalenteerd
De Storm-van der Chijs prijs moedigt getalenteerde vrouwelijke promovendi aan om hun wetenschappelijke loopbaan te vervolgen. Met het prijzengeld van 1500 euro wil Terlouw deelnemen aan twee conferenties in Denemarken en Edinburgh op haar vakgebied: de ontdekking van natuurlijke producten van microben.
