NYHET Bakterier har också ett immunförsvar och viktiga upptäckter om hur det fungerar visar Emmanuelle Charpentier och en grupp andra infektionsbiologer vid Umeå universitet. Rönen, som publicerats i i tidskriften Nature, 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.
Dr. Emmanuelle Charpentier, gruppledare vid MIMS (engelskspråkig)
tel. 090-785 08 07
E-post: Emmanuelle.charpentier@mims.umu.se
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 www.ucmr.umu.se
Emmanuelle Charpentier har en doktorsexamen i mikrobiologi från University Pierre and Marie Curie, Paris i Frankrike, för den forskning som hon genomfört vid Pasteur Institute, Paris. Efter sin doktorsexamen flyttade hon till USA där hon fortsatte sin forskarkarriär i New York vid Rockefeller University, New York University Langone Medical Center och Skirball Institute of Biomolecular Medicine, men även i Memphis, Tennessee, vid St Jude Children's Research Hospital. Emmanuelle flyttade därefter tillbaka till Europa för att starta en egen forskargrupp vid Max F. Perutz Laboratories of the University of Vienna i Österrike. Hon är för närvarande gruppledare vid MIMS.
Mer information om de forskningsprojekt som genomförs av Emmanuelle Charpentiers forskargrupp finns på:
http://www.mims.umu.se/groups/1283-molecular-mechanisms-governing-gram-positive-bacterial-pathogenesis.html
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