NYHET När bakterierna utsätts för värmechock aktiveras en hittills okänd signalväg. Upptäckten som kan bli grund för nya antibiotika har gjorts av molekylärbiologer i Umeå och Wien och publicerats i tidskriften Science. En av de medverkande forskarna är infektionsbiologen Emmanuelle Charpentier.
– Vår upptäckt visar att det är framgångsrikt när forskare samarbetar kring problemen med resistens mot dagens antibiotika, säger Emmanuelle Charpentier, infektionsbiolog i Umeå.
Infektionsforskningen i Umeå är mycket konkurrenskraftig även i ett internationellt perspektiv och det innebär att man lyckas rekrytera unga internationellt framgångsrika forskare.
Emmanuelle Charpentier är en av de nya gruppledare som för snart två år sedan rekryterades till den nya nationella forskningsenheten MIMS, the Laboratory for Molecular Infection Medicine Sweden.
Umeå erbjuder unika möjligheter till nära kontakt med forskargrupper inom olika discipliner. Framför allt var det möjligheten att samarbeta med EMBL – European Molecular Biology Laboratory – och internationellt ledande forskare som lockade henne hit.
Emmanuelle Charpentier är uppväxt i Frankrike och disputerade vid Université Pierre & Marie Curie i Paris. Sin postdoc-period gjorde hon vid flera forskningsinstitut i USA, och de senaste åren har hon lett en forskargrupp i Wien. Hennes forskningsintresse ligger främst i hur patogena bakterier, framförallt streptokocker, kan anpassa sig till värdorganismens immunförsvar.
Tillsammans med kollegorna i Wien har hon nu upptäckt en helt ny så kallad signalväg som bakterierna utnyttjar i sin strategi att åstadkomma en infektion. Forskningsresultaten har publicerats i den ansedda tidskriften Science. Och Emmanuelle Charpentier är övertygad om att upptäckten kan vara viktig för att utveckla nya typer av antibiotika i framtiden.
– Idag när mycket fokus ligger på influensa kan bakterieinfektioner och de stora problemen med antibiotikaresistens hamna i skymundan. Omkring 2 miljoner människor insjuknar varje år i streptokockinfektioner, som kan orsaka halsfluss och feber men också mycket allvarliga sjukdomar som toxisk chock och muskelinflammationer.
– Ska vi på lång sikt komma till rätta med problemen med resistens måste vi kunna mekanismerna för hur bakterierna infekterar – på molekylär nivå.
Emmanuelle Charpentier är intresserad av hur bakterierna bildar skyddsproteiner, s.k. chaperoner. Proteinerna stimuleras av att temperaturen höjs kraftigt när patienten har feber.
– Bakterier kan också utnyttja små RNA-molekyler, sRNA, för att snabbt anpassa sig till när förhållandena ändras under en infektion. Det
gäller till exempel reaktioner från immunförsvaret eller genom att patienten äter antibiotika, säger Emmanuelle Charpentier.
Signalproteiner aktiveras eller blockeras i bakterierna genom att fosfatgrupper kopplas på eller spjälkas av. Proteiner som överför fosfatgrupper till signalproteiner kallas kinaser och spelar en central roll. Kinaserna är viktiga när sjukdomar uppstår, och är därför mål när man utvecklar olika typer av mediciner. De kan också användas för att specifikt blockera vissa signalvägar i sjukdomsframkallande organismer. Det som forskarna i Umeå och Wien nu upptäckt är en alldeles ny egenskap hos en speciell kinasgrupp, kallad McsB, hos jordbakterien Bacillus stearothermophilus.
– Upptäckten beskriver en hittills okänd mekanism som träder i kraft när bakterierna utsätts för värmechock. McsB aktiverar nämligen produktionen av enzymer, som behövs för att bakterierna ska överleva i stressituationer – t.ex. hög värme.
Normalt kopplas fosfatgrupper till någon av aminosyrorna serin, threonin eller tyrosin i ett protein. Att aminosyran arginin kunde vara mål för en sådan fosforylering har inte beskrivits tidigare. När fosfatgruppen kopplas på förändras den kemiska laddningen. Följden blir att proteinet inte längre kan blockera stressgener.
Det finns preliminära belägg för att den nya signalväg som man upptäckte i Bacillus också existerar hos streptokocker. Stafylokocker och Listeria är släktingar till Bacillus stearothermophilus och har liknande stressgener och aktiverar samma stressproteiner. – Jordbakterien trivs bäst vid 55 grader, vilket gör att den är robust även mot hårdare undersökningsmetoder. Att inte använda sjukdomsalstrande bakterier när man utvecklar och testar undersökningsmetoder är bra. Särskilt när man använder sådana som är nära släkt med patogena bakterier, säger Emmanuelle Charpentier. Själv hoppas hon förstås att upptäckten ska få betydelse i bekämpandet av sjukdom i framtiden.
– Vi är övertygade om att vår upptäckt på längre sikt kan leda till utveckling av nya, mer specifika typer av antibiotika, säger Emmanuelle Charpentier.