Hvordan bakterier klæber til celler:Grundlag for udviklingen af ​​en ny klasse af antibiotika

Forskere fra University Hospital Frankfurt og Goethe University Frankfurt har afsløret, hvordan bakterier klæber til værtsceller, og dermed taget det første skridt mod at udvikle en ny klasse af antibiotika.

Bakteriers vedhæftning til værtsceller er altid det første, afgørende skridt i udviklingen af ​​infektionssygdomme. Formålet med denne adhæsion af infektiøse patogener er at kolonisere værtsorganismen (f.eks. den menneskelige krop) og derefter udløse en infektion, som i værste fald kan ende dødeligt. En præcis forståelse af bakteriernes adhæsion til værtsceller er nøglen til at finde terapeutiske alternativer, der blokerer denne kritiske interaktion på det tidligst mulige stadie af en infektion.

Kritisk interaktion med det humane protein fibronectin

I samarbejde med andre forskere har forskere fra University Hospital Frankfurt og Goethe University Frankfurt nu forklaret den nøjagtige bakterielle adhæsionsmekanisme ved hjælp af den humanpatogene bakterie Bartonella henselae. Dette patogen forårsager "cat-scratch disease", en sygdom, der overføres fra dyr til mennesker. I et internationalt samarbejdsprojekt ledet af forskergruppen i Frankfurt ledet af professor Volkhard Kempf, blev den bakterielle adhæsionsmekanisme dechifreret ved hjælp af en kombination af in vitro adhæsionstest og high-throughput proteomics. Proteomics er studiet af alle de proteiner, der findes i en celle eller en kompleks organisme.

I deres undersøgelse offentliggjort i Microbiology Spectrum , kaster forskerne lys over en nøglemekanisme:den bakterielle adhæsion til værtscellerne kan spores tilbage til interaktionen af ​​en bestemt klasse af adhæsiner – kaldet "trimeriske autotransporter adhæsiner" – med fibronectin, et protein, der ofte findes i humant væv. Adhæsiner er komponenter på overfladen af ​​bakterier, der gør det muligt for patogenet at klæbe til værtens biologiske strukturer. Homologer af adhæsinet, der her identificeres som kritisk, er også til stede i mange andre humanpatogene bakterier, såsom den multiresistente Acinetobacter baumannii, som Verdenssundhedsorganisationen (WHO) har klassificeret som topprioritet for forskning i nye antibiotika.

State-of-the-art proteinanalyse blev brugt til at visualisere de nøjagtige punkter for interaktion mellem proteinerne. Derudover var det muligt at vise, at eksperimentel blokering af disse processer næsten helt forhindrer bakteriel adhæsion. Terapeutiske tilgange, der sigter mod at forhindre bakteriel adhæsion på denne måde, kunne repræsentere et lovende behandlingsalternativ som en ny klasse af antibiotika (kendt som "anti-ligander") i det konstant voksende domæne af multi-resistente bakterier.