Bakteriehår – Simson eller Akilles?
Bakteriella bindningar har ofta sin styrka i håret. De klamrar sig fast vid värdceller med hjälp av hårliknande utskott. Oscar Björnham, Umeå universitet, har i sin avhandling upptäckt en svag punkt i denna bindningsförmåga. Resultaten är intressanta för att i förlängningen kunna dämpa eller helt förhindra infektioner.
Ett inledande steg vid infektioner är när enskilda bakterier binder till värdceller i kroppen. Dessa bindningar förmedlas ofta genom organeller, som är mikrometerlånga hårliknande utskott från bakterieytan. Organellerna fäster mot passande molekyler på cellytorna.
Oscar Björnham har i sin avhandling undersökt mekanismerna bakom bindningarna såväl analytiskt som experimentellt, och även genom datorsimuleringar.
När externa krafter försöker dra loss en bakterie kan dess organ eller förlängas tiofalt. Denna förlängning visade sig vara absolut nödvändig för att bakterien ska kunna fördela en extern kraft mellan många organeller och därmed bibehålla sin bindning till värdcellen.
Bakterierna tycks ha anpassat sig på ett remarkabelt sätt till sina omgivningar. De har optimerat sina förmågor att motstå påfrestningar i form av både höga surhetsnivåer (lågt pH) i magen och externa krafter från flöden, t.ex. i urinledaren. Trots detta visade det sig att bakteriens bindningsförmåga är mycket känslig för förändringar av organellernas biomekaniska egenskaper, t.ex. förmågan att förlänga sig, och att det räcker det med små störningar för att förkorta bindningstiden radikalt.
– Detta kan i ett vidare perspektiv vara högst intressant när det gäller att motverka bakteriers möjligheter att binda till värdceller och därigenom dämpa eller helt förhindra efterföljande infektioner orsakade av dessa bakterier, säger Oscar Björnham.
De experimentella studierna är utförda på enskilda levande bakterier i en så kallad optisk pincett. En optisk pincett är ett laserbaserat verktyg där mikrometerstora objekt, t.ex. bakterier, kan fångas och manipuleras enbart med hjälp av starkt fokuserat laserljus.
Dessutom kan ytterst svaga bindningskrafter mätas med hög noggrannhet med samma system. Typiska bindningskrafter ligger i det nedre picoNewton-området vilket motsvarar en miljondels miljondel av gravitationskraften på en liter mjölk.
– Nyckeln till att förstå och i slutändan förhindra många världsomfattande infektionssjukdomar kan mycket väl ligga i en kartläggning av dessa organeller och deras samspel på molekylär nivå, avslutar Oscar Björnham.
Fredagen den 8 maj försvarar Oscar Björnham, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik, Umeå universitet, sin avhandling med titeln ”A Study of Bacterial Adhesion on a Single–Cell Level by Means of Force Measuring Optical Tweezers and Simulations”.
Svensk titel: En studie av bakteriell adhesion på enskild cellnivå utförd med kraftmätande optisk pincett och simuleringar.
Disputationen äger rum kl. 10.00 i Sal N420, Naturvetarhuset, Umeå Universitet.
Fakultetsopponent är Dr. Kirstine Berg-Sørensen, Institutionen för Fysik, Danmarks Tekniska Universitet.
Kontaktinformation
För ytterligare information, kontakta gärna:
Oscar Björnham
Telefon: 0709-947643
E-post: oscar.bjornham@tfe.umu.se
