Atomstruktur afslører, hvordan celler oversætter miljøsignaler

Indsigt på atomniveau i, hvordan bakterieceller registrerer og reagerer på ændringer i deres miljø, blev for nylig opdaget af forskere fra Karolinska Institutet i Sverige. Resultaterne, offentliggjort i tidsskriftet Nature Structural &Molecular Biology, kaster lys over de molekylære mekanismer, der ligger til grund for cellulær signaltransduktion og tilpasning.

Signaltransduktion er en grundlæggende proces, der gør det muligt for celler at føle og reagere på ydre stimuli. Hos bakterier er denne proces afgørende for overlevelse og tilpasning til varierende miljøforhold. Forskerholdet fokuserede på en bestemt type signaltransduktionsvej kendt som to-komponentsystemet (TCS).

TCS'er er sammensat af to proteiner:et sensorprotein og en responsregulator. Sensorproteinet er placeret på cellemembranen eller i cytoplasmaet og detekterer specifikke miljøsignaler, såsom ændringer i temperatur, pH eller tilgængelighed af næringsstoffer. Efter sansning af signalet gennemgår sensorproteinet en konformationsændring, der aktiverer responsregulatoren.

Responsregulatoren ændrer derefter ekspressionen af ​​specifikke gener, og udløser cellulære responser passende for det detekterede signal. I deres undersøgelse brugte forskerne røntgenkrystallografi til at bestemme atomstrukturen af ​​et sensorprotein fra TCS af bakterien Rhodobacter sphaeroides.

Ved at analysere strukturen identificerede de en konserveret region i proteinet, som er essentiel for signaldetektion. Denne region, kaldet "transmissionsgrænsefladen", gennemgår konformationelle ændringer ved binding af signalmolekylet, hvilket muliggør aktivering af responsregulatoren.

Denne opdagelse fremmer betydeligt vores forståelse af TCS-medieret signaltransduktion og giver en strukturel ramme til at forstå, hvordan celler omsætter miljøsignaler til specifikke cellulære responser. Denne viden kan føre til udvikling af nye strategier til at modulere bakteriel adfærd og potentielt bekæmpe antibiotikaresistens.