Artikkel

Har funnet trikset sykdomsbakteriene bruker

Yersinia-bakteriene har overflateproteiner som fester seg til våre celler.
Yersinia-bakteriene har overflateproteiner som fester seg til cellene våre. Foto: Colourbox

Har funnet trikset sykdomsbakteriene bruker

Yersinia-bakterien, som gir alvorlig sykdom, fester seg til cellene våre med et spesialdesignet redskap: YadA-proteinet.

Yersinia-bakteriene er mest kjent for pest og sykdom. Varianter av disse bakteriene, Yersinia enterocolitica og Yersinia pseudotuberculosis, forårsaker fremdeles alvorlige sykdommer. For å feste seg til cellene våre, bruker de et bestemt protein, YadA – eller Yersinia adhesin A, som binder seg til proteiner som bare finnes på overflaten av menneskeceller. Den er derfor ekstremt selektiv – og den har valgt våre kropper som vertskap.

Yersinia-bakterien

Bakterieslekt med 11 arter, hvorav tre gir sykdom hos mennesker.

Er en av de vanligste årsakene til tarminfeksjon i Norge. Også årsak til pest.

Smitter stort sett til mennesker fra svin og svinekjøtt.

Kilder: Store Medisinske Leksikon og Mattilsynet

Det har likevel vært et mysterium for forskerne hvordan de fester  seg til cellene våre. Mysteriet handler om en dobbel cellemembran. Det vil si at det er to lag som dekker hele cellen hos yersinia-bakteriene. Å produsere et protein som skal  fraktes til utsiden av bakteriecellen, er noe som vanligvis krever energi. Når det er to membraner, burde det være enda vanskeligere. Hvordan har bakterien løst dette?

Selvutskillende klebeproteiner

Professor Dirk Linke og hans gruppe av forskere ved Institutt for biovitenskap ved UiO har nå funnet ut akkurat hvilke metoder bakterien bruker for å hente inn den ekstra energien den trenger for å trenge gjennom sin egen rustning, og prinsippet gjelder for alle bakterier som har denne typen proteiner.

Når YadA skal trenge gjennom den doble membranen, bruker den et kjemisk prinsipp. Selve strukturen på molekylet gjør at den folder seg ut av seg selv, ikke ulikt en paraply. Når du først har sluppet paraplyen litt ut, kan den ikke bli værende sånn: Den spretter ut i sin fulle form, og det krever energi å folde den sammen igjen.

YadA-proteinet har en energisparende metode for å trenge gjennom to cellemembraner.
YadA-proteinet har en energisparende metode for å trenge gjennom to cellemembraner.  Illustrasjon: Leo, Grin og Linke

På figuren ser du hvordan prosessen fungerer.

Deler av proteinet blir sendt ut fra den innerste membranen. Mellom membranene er det enkelte strukturer som ser til at proteinet ikke formes for tidlig (oransje). En del av proteinet ”gjenkjenner” sin ankerplass på innsiden av den ytterste membranen og fester seg der. Deretter formes hårnålliknende strukturer som ved hjelp av kjemisk energi trekkes gjennom den ytterste membranen etterhvert som proteinet foldes ut på utsiden. Når YadA først er ferdigfoldet på utsiden av bakteriecellen, vil den kunne feste seg til spesifikke proteiner som finnes på våre celler.

Det er kun disse den binder til, og det betyr at vi er det foretrukne vertskapet for denne sykdomsfremkallende bakterien. Den har rett og slett tilpasset seg oss som miljø.

LES OGSÅ: Genetiske "feil" kan være positivt: Mytiske helter og superkrefter

Alvorlige sykdommer

Nandini Chauhan, som nylig har tatt doktorgraden sin i Linkes gruppe, har sett spesifikt på bakterien Yersinia enterocolitica og Yersinia pseudotuberculosis. Disse to artene infiserer mennesker og er opphavet til sykdommen yersiniose, som kjennetegnes ved feber, magesmerter, blodig diaré, i enkelte tilfeller blodforgiftning og en sjelden gang også akutt artritt (leddbetennelse).

YadA-proteinet gjør at bakterien kan feste seg på cellene våre, men i tillegg er den et forsvar mot immunforsvaret vårt. YadA  lar nemlig bakteriene  danne kolonier i form av en sammenhengende film av bakterier. Dette blir populært kalt for en biofilm, og det er en utbredt strategi bakterier bruker for å overleve inne i en vert. Når det er sagt, er det også bakterier som vi har nytte av som danner biofilmer.

Interessante løsninger på antibiotika-problemet

Yersinia-bakteriene er ikke de eneste som bruker dette energisparende prinsippet. Neisseria meningitidis, som forårsaker livstruende hjernehinnebetennelse (meningitt), gjør det samme, men dette proteinet kalles NadA. Hia-proteinet hos Haemophilus influenza – bakterien som gir lungebetennelse – er likedan. Forskerne håper nå at man ved å angripe selve strukturen i disse proteinene, kan hindre bakteriene i å forårsake sykdom.

Nandini Chauhan understreker likevel at denne typen medisin ligger langt fram i tid, men at det – hvis det fungerer – kan være en redning mot antibiotikaresistente bakterier som forårsaker sykdom ved hjelp av YadA-liknende proteiner.

Kontakt:

Professor Dirk Linke ved Institutt for biovitenskap, UiO

Stipendiat Nandini Chauhan ved Institutt for biovitenskap, UiO

Les forskningsartiklene:

Yersinia adhesins: An arsenal for infection

Solid-state NMR Study of the YadA Membrane-Anchor Domain in the Bacterial Outer Membrane

Flere saker om cellene våre på Titan.uio.no:

Kategori: 

Les også

artrose, kne

Håp for alle med slitasjeskader i ledd

Flere hundre tusen nordmenn sliter med slitasjeskader i leddene sine. Nå er det håp. Om noen år kan den smertefulle plagen kanskje behandles med stamceller og genterapi.

Dag O. Hessen og Nils Chr. Stenseth

Norsk-kinesisk forskersamarbeid for å redusere nitrogenutslipp

Kina står i dag for en tredel av verdens forbruk av nitrogenholdig kunstgjødsel, som også forårsaker alvorlig forurensning. Men nå vil myndighetene i Kina redusere utslippene til et bærekraftig nivå. UiO-forskerne Dag O. Hessen og Nils Chr. Stenseth har samarbeidet med kinesiske forskere og beregnet hvordan det målet kan oppnås.

Professor Kjetill S. Jakobsen ved Institutt for biovitenskap og CEES

DNA-kartlegging: Stadig raskere, billigere og viktigere

Mer enn 10 000 mennesker og mange milliarder kroner var involvert i kartleggingen av menneskets genom, som var noenlunde ferdig i 2003. I dag har teknologien kommet så mye lenger at fire-fem forskere ved kan lage en tilsvarende "utskrift" i løpet av et par uker. Men det er fortsatt svært krevende å tolke den, forteller professor Kjetill S. Jakobsen.