Image
""

Bacillus cereus i laboratoriet. Foto: Center for Disease Control and Prevention

Molekylet som styrer det meste bakterien driv med

Eitt og same molekyl styrer kor bevegeleg bakterien er, kor godt han dannar biofilm og kor sjukdomsframkallande han er.

Bakterien Bacillus cereus er ein av dei vanlegaste årsakene til matforgifting i Norge. Som regel ikkje så alvorleg, heldigvis, men den kan òg forårsaka alvorlegare infeksjonar andre stader, som i auga eller i blodet.

Før jul skreiv Titan om korleis bakterien festar seg til tarmveggen. Signalmolekylet syklisk diguanylat, eller c-di-GMP, spela ein viktig rolle i den prosessen.

Men det er langt frå den einaste rolla molekylet spelar, fortel Veronika Smith, som 9. mars disputerer for doktorgraden ved Farmasøytisk institutt på Universitetet i Oslo.

– Vi ville undersøkja om det var nokon samanheng mellom korleis tre viktige eigenskapar hjå bakterien vert regulerte, seier ho.

Biofilmen løyser seg opp

– Det gjaldt motilitet, altså bakterien sin evne til å bevega seg, kor godt han danna biofilm og kor virulent, eller sjukdomsframkallande, han er.

Ho forklarar at bakteriane manøvrerer i omgjevnadane med tynne trådaktige utvekstar som heiter flagellar. Men når bakteriane dannar biofilmar på ei overflate, er flagellane overflødige og berre i vegen.

– Då vert flagellane reduserte, eller nedregulerte, som vi kallar det. Slik blir dei verande til biofilmen løyser seg opp att, og då vert dei oppregulerte igjen, forklarar Smith.

Studera samanhengen

Veronika Smith i laboratoriet.
– Bakterien er mest akutt sjukdomsframkallande når han ikkje er i biofilm, fortel Veronika Smith. Foto: UiO

Det er når bakterien er i fri dressur han er mest akutt sjukdomsframkallande. I biofilmen skil bakterien ut færre toksin, sjølv om han då kan forårsaka meir kroniske tilstandar.

– I biofilmen er han beskytta mot miljøet og immunforsvaret. Fleire av cellene i en biofilm kan bli dormante, som vi seier, og då deler dei seg ikkje. Dermed er dei òg beskytta mot dei fleste antibiotika, for det er som regel celledelingsprosessen dei angrip, seier Smith, og legg til at bakterien faktisk kan utvikla antibiotikaresistens medan han er dormant.

For å studera samanhengen mellom motilitet, evna til biofilmdanning og virulens, manipulerte Smith ti gen som ein antar dannar eller bryt ned c-di-GMP. Deretter undersøkte ho utfallet ettersom effekten av gena var forsterka eller slått av.

Utslått gen

– Samanhengen var der. Auka nivå av c-di-GMP-molekylet førde til betre evne til å danna biofilm, men svekka motilitet og virulens. Ved låge nivå såg vi motsett effekt, seier ho. Ho legg til at dette var som venta gitt det som er forklart ovanfor om flagellane som vert overflødige.

For å finna ut meir om mekanismane rundt c-di-GMP i cella, prøvde dei å finna andre molekyl som c-di-GMP batt seg til i cella, sjølv om dei ikkje sjølve danna c-di-GMP. Ein lovande kandidat viste seg å ikkje vera svaret, men dei oppdaga ein annan effekt som det hadde:

– Når genet som koda for dette proteinet ble slått ut, mista bakterien evna til å danna flagellar. Dermed tok det lenger tid for han å finna ein stad å danna biofilm. Men når han fyrst hadde funne ein slik stad, skjedde biofilmdanninga som før, fortel Smith.

Fekk det ikkje til

– Så sjølv om evna til å danna flagellar var borte, var ikkje evna til å danna biofilm svekka. Men vi veit ikkje enno akkurat korleis dette skjer.

Dei oppdaga òg eit anna spørsmål som det må forskast meir på. Dei ville finna fleire faktorar som påverka motiliteten. Ein lovande kandidat var proteinet MogR, som i tillegg til i B. cereus-gruppa berre finst i listeria-bakteriar.

– I listeria veit vi at MogR påverkar motiliteten. Men då vi skulle skru av genet for MogR, fekk vi ei overrasking. Vi fekk det rett og slett ikkje til. Vi anar ikkje kvifor, dette er ein operasjon vi har gjort mange gonger, seier ho.

Mindre giftstoff

– Ettersom dette let seg gjera i listeria, var det ein hypotese at MogR kan vera essensielt i B. cereus, altså at det er nødvendig for at bakterien skal utvikla seg ordentleg og at det altså har har fleire roller enn berre å regulera motiliteten.

Så dei måtte nøya seg med å undersøkja bakteriar med auka MogR-nivå med normale bakteriar. Det vil seia, heilt normale var dei ikkje. For å ha betre samanlikningsgrunnlag, var alle bakteriane dyrka fram utan flagellar.

– MogR påverka heilt riktig genet for motilitet, men det påverka mange andre gen òg. Bakteriane med auka nivå av MogR-proteinet danna meir biofilm og skilde ut mindre giftstoff, slik at dei vart mindre sjukdomsframkallande.

– Så det skjer eitt eller anna her, men vi veit ikkje kva. Enno.