NYHET Ett protein används för att snabbt leverera toxiska proteiner direkt in i kroppens immunceller. Det banar väg för etablering av infektionen av Yersinia-bakterier. Det visar en ny avhandling vid Umeå universitet. I Yersinia-familjen ingår även den pestbakterie som orsakade digerdöden då en tredjedel av Europas befolkning dog.
YopN protein i subbakteriell lokalisering i elektronmikroskop
BildAgnieszka Ziolkowska & Sarp Bamyaci med Umeå Core Facility for Electron Microscopy, UCEM– Vi ser att inte bara de sena händelserna utan även de mycket tidiga händelserna under aktiveringen av systemet är viktiga för bakterien under en infektion. Det har betydelse för studier av sjukdomsframkallande bakterier och vid utvecklingen av nya läkemedel, säger Sarp Bamyaci, doktorand vid Institutionen för molekylärbiologi
I sin avhandling har Sarp Bayaci och den forskargrupp han ingår i vid Institutionen för molekylärbiologi använt bakterien Yersinia pseudotuberculosis som modellorganism. Y. pseudotuberculosis är evolutionärt mycket nära besläktad med pestbakterien Yersinia pestis. Y. pestis är en av de dödligaste mikroorganismerna mänskligheten någonsin stött på. Den har orsakat tre store utbrott så kallade pandemier inklusive digerdöden på medeltiden, och än idag orsakar den fortfarande mindre epidemier.
På grund av den höga den höga dödligheten bedöms risken att Yersinia Pestis ska användas som biologiskt vapen som betydande, även om det sedan många år finns internationella avtal under FN som förbjuder utveckling och användning av biologiska vapen. Trots att de sjukdomar som orsakas av dessa två närbesläktade bakteriearter hos människa är mycket olika så delar de den viktigaste mekanismen för att etablera infektion, det så kallade typ III-sekretionssystemet. Detta gör Y. pseudotuberculosis till en utmärkt modellorganism för att förstå och utveckla strategier mot allvarliga infektioner.
Typ III-sekretionssystemet används också av många andra patogena bakterier såsom Klamydia, Salmonella, Shigella och Pseudomonas. Det protein forskargruppen arbetar med, YopN, delas visserligen av dessa bakterier men studien visar att proteinets funktion kan skilja sig åt mellan bakterierna. Idag är det växande antalet antibiotikaresistenta bakterier en av de store globala hälsoutmaningarna, och här Yersinia skiljer sig inte från någon annan bakterie. Detta gör att vi måste utveckla nya strategier behandling av olika infektionssjukdomar.
En infektion med Y. pseudotuberculosis börjar ofta via intag av förorenad mat eller vatten. Bakterierna når då tarmarna där den utsätts för vårt immunförsvar för första gången. Typ III sekretionssystem kan då leverera toxiska proteiner in i immuncellerna som vapen mot dessa cellers antibakteriella försvar. Det protein avhandling omfattar, YopN, blockerar aktiveringen av typ III-utsöndringssystemet tills dess att bakterien möter celler i immunsvaret.
Studien visar för första gången att YopN är ett multifunktionellt protein och krävs för korrekt funktion av typ III sekretionssystemet hos Yersinia på flera nivåer. Dessa resultat kan också utgöra grunden för utveckling av läkemedel mot allvarliga infektioner som pest. Tillsammans med tidigare forskning utförd av en annan doktorand i gruppen, Sofie Ekestubbe, visar resultaten att tidig och effektiv leverans av toxiska molekyler in i värdceller är avgörande för etablering av infektion. Immunsystemet fungerar mycket snabbt och effektivt och därför är det viktigt för ett smittämne att snabbt blockera immunsvaret.
Tidigare studier av typ III-sekretionssystemets har ofta studerat funktion timmar efter induktion. Det forskargruppen nu har funnit är att de mycket tidiga händelserna minuterna efter induktionen av systemet är avgörande för bakteriens förmåga att etablera infektion och att YopN har en mycket viktig roll i denna tidiga induktion.
I avhandlingsarbetet har tekniker för att generera specifika mutationer i olika delar av YopN använts. Genom studera dessa mutanta varianter av YopN vid aktivering av typ III-sekretionssystemet och effekten på produkion och utsöndring och introduktion av toxiska proteiner in i immunceller.
Sarp Bamyaci har studerat molekylärbiologi och genetik vid Izmirs teknologiska institut. Kort efter examen kom han till Umeå för magisterexamen i molekylärbiologi.
Text: Ola Nilsson