Mekanismer i bakteriernas immunförsvar kan ge nya sätt att förhindra resistens
Bakterier har också ett immunförsvar och viktiga upptäckter om hur det fungerar publiceras nu i tidskriften Nature av en grupp infektionsbiologer vid Umeå universitet i samarbete med tyska och österrikiska forskare. Rönen kan bland annat öppna möjligheter att förhindra resistens hos sjukdomsframkallande bakterier.
Visst kan också bakterier få infektioner och det sker genom angrepp av virus, fager, eller nukleinsyror från andra bakterier, plasmider. Det bygger in främmande DNA i bakteriens arvsmassa, vilket kan starta ett ”självmordsprogram” så att bakterien dödar sig själv eller ge den nya egenskaper, exempelvis att motstå antibiotika.
Bakteriernas immunsystem kallas CRISPR/Cas eller prokaryotisk RNA-interferens. Det består av proteiner och korta RNA-molekyler, crRNA, som bekämpar inkräktarens DNA. Ett viktigt steg i immunförsvaret är mognaden av crRNA, och det är nya rön om hur den processen aktiveras som presenteras i artikeln av forskare vid Laboratoriet för molekylär infektionsmedicin (MIMS) i Umeå i samarbete med en grupp i Würzburg. Studien leds av Emmanuelle Charpentier, gruppledare vid MIMS och Institutionen för molekylärbiologi.
Resultaten kan öppna vägen för sätt att hindra uppkomsten av antibiotikaresistenta bakteriestammar. För tillverkare av mjölkprodukter kan forskningsresultaten ge möjligheter för att skydda de nyttiga bakterierna i produkterna mot virusangrepp.
CRISPR/Cas-systemet är bara känt sedan några få år och detaljerna om dess reglering och funktion är ännu oklara. Samarbetet mellan Emmanuelle Charpentiers forskargrupp i Umeå, tidigare i Wien, och Jörg Vogels forskargrupp vid Institute for Molecular Infection Biology (IMIB) i Würzburg, Tyskland, resulterade i de senaste upptäckterna kring det mikrobiella immunförsvaret.
– Vi studerade CRISPR/Cas i vår modellbakterie Streptococcus pyogenes, som är ansvarig för många svåra infektionssjukdomar hos människan, säger Emmanuelle Charpentier. Helt oväntat upptäckte vi att det krävs ytterligare faktorer för RNA-mognaden än bara Cas–proteinet.
I artikeln visas nu att att det krävs minst tre faktorer för att bakteriens immunsystem ska kunna vässa knivarna och ta fram de korta crRNA–stycken som ska blockera inkräktarnas DNA: Det behövs dels små RNA-stycken (tracrRNA) som hittar rätt ställe för klyvningen, dels ett nytt protein (Csn1) och slutligen ett enzym (endoribonukleas III) som båda måste samverka för att klyva RNA-molekylen till små crRNA-bitar. Studien visar för första gången att bakteriens egna proteiner är inblandade i processen.
För mer information, kontakta gärna
Dr. Emmanuelle Charpentier, gruppledare vid MIMS (engelskspråkig),
tel. 090-78508 07
e-post Emmanuelle.charpentier@mims.umu.se
Referens
E Deltcheva, K Chylinski, CM Sharma, K Gonzales, Y Chao, ZA Pirzada, MR Eckert, J Vogel, E Charpentier CRISPR RNA maturation by trans-encoded small RNA and host factor RNase III.
Nature 31 March 2011 (doi:10.1038/nature09886)
Forskningsarbetet finansierades delvis av medel från svenska Vetenskapsrådet, Umeå universitet, tyska forskningsrådet Deutsche Forschungsgemeinschaft, österrikiska Science Fund och Agency for Research Promotion, tyska Bundesministerium für Bildung und Forschung samt Europeiska Unionen.
Laboratoriet för molekylär infektionsmedicin Sverige, MIMS, är den svenska noden i det nordiska EMBL-partnerskapet för molekylär medicin. Institutet arbetar med forskning om de molekylära mekanismerna av infektioner och utvecklingen av nya antimikrobiella strategier. MIMS är en del av forskningskonsortiet Umeå centrum för mikrobiell forskning, UCMR.
Mer information: www.mims.umu.se [Ref 1] ; www.ucmr.umu.se [Ref 2] .
Institut für Molekulare Infektionsbiologie (IMIB) är ett interdisciplinärt forskningscentrum av medicinska fakulteten vid Universitet i Würzburg. Forskningen är inriktat på smittämnen som orsakar infektionssjukdomar Forskarnas huvudintresse ligger på molekyära mekanismer av geners reglering i sjukdomsalstrande bakterier, parasiter och svamp samt värdorganismers försvar. Mer information: www.infektionsforschung.uni-wuerzburg.de [Ref 3].
Max F. Perutz Laboratories är en gemensam institute från Universitet Wien och Medicinska Universitet Wien. Den är del av Campus Wien Biocenter. Forskningen är fokuserad på olika teman inom molekylärbiologin.
Mer information: www.mfpl.ac.at [Ref 4]
