Escherichia coli-bakterier kaprer kobber, fodre af det

Kobber har længe været kendt for sin evne til at dræbe bakterier og andre mikrober.

Men i et interessant twist, Det har forskere ved Washington University School of Medicine i St. Louis vist Escherichia coli ( E coli ) bakterier - dem, der ligger til grund for svære at behandle urinvejsinfektioner (UTI'er) - kaprer spor af kobber i kroppen og bruger det som et næringsstof til at fremme vækst. Fundet tyder på, at blokering af dette system kan udsulte E. coli-infektioner, åbner døren til behandling af urinvejsinfektioner ved hjælp af lægemidler, der virker anderledes end traditionelle antibiotika.

Undersøgelsen er offentliggjort den 24. juli i Naturens kemiske biologi .

Kobber er et essentielt mineral - findes i skaldyr, fuldkorn, nødder, bønner og andre fødevarer. Det kan dræbe patogener i høje koncentrationer. Men det var uklart, hvordan E. coli håndterer kobberioner i urinen, et ekstremt komplekst medium, der indeholder mange spormetaller og andre forbindelser.

I tidligere arbejde med at studere stammer af E. coli kendt for at forårsage vanskelige at behandle UVI, forskerne viste, at et molekyle kaldet yersiniabactin, som udskilles af bakterierne, binder kobber, forhindrer det i at akkumulere til antibakterielle niveauer. Men hvad det gør med dette bundne kobber har været ukendt.

"Yersiniabactin er mere almindeligt i invasive bakterier, inklusive E. coli, der forårsager de mere problematiske tilbagevendende og antibiotika-resistente urinvejsinfektioner, " sagde seniorforfatter Jeffrey P. Henderson, MD, PhD, en lektor i medicin. "En af grundene til, at vi behandler urinvejsinfektioner, er af bekymring for, at bakterierne vil invadere andre områder og gå fra at være en gener til en meget mere alvorlig infektion. Fordi yersiniabactin ser ud til at være forbundet med mere virulente bakterier, vi ønskede at forstå, hvad det gør, og hvorfor det er der."

Mens bakterier er kendt for at bringe jern - et andet vigtigt mineral - ind i cellen, det bemærkede forskerne E coli har længe været anset for at mangle en metode til at importere kobber. Ja, videnskabsmænd har antaget, at yersiniabactin kun importerer jern.

I den nye undersøgelse, forskerne viste, at yersiniabactin importerer kobberioner ind i cellen, hvor disse ladede partikler er med til at udløse de mange biokemiske reaktioner, som bakterier kræver for at vokse og formere sig. Forskerne viste yderligere, at når de er blevet fritaget for sin mineralske last, yersiniabactin går tilbage uden for cellen for at tørre mere kobber op. Forskerne kaldte denne strategi "ernæringsmæssig passivering." I metallurgi, passivering refererer til behandling eller belægning af metal for at gøre det mindre reaktivt.

Forskerne har også vist, at yersiniabactin kan binde til en række metaller ud over kobber og jern, inklusive nikkel, kobolt og krom.

"Den traditionelle idé om, at yersiniabactin er en jernimportør, er et alt for forsimplet syn på dette molekyle, " sagde Henderson, der behandler patienter med UVI. "Bakterier, der udskiller yersiniabactin, kan binde sig til alle slags metaller. På infektionsstedet, dette molekyle ser ud til at gribe fat i metaller rundt om det, forhindrer disse metaller i at nå giftige niveauer, men også at bringe kontrollerede mængder metalioner ind til ernæringsformål."

Henderson og hans kolleger bemærkede, at stammer af E coli uden evnen til at bringe kobberbundet yersiniabactin ind i cellen var mindre aggressive end stammer, der kunne importere kobber ad denne vej. Forskerne sagde, at fremtidigt arbejde med udvikling af antibakterielle lægemidler kunne søge måder at blokere yersiniabactin, i det væsentlige sulter cellen af ​​essentielle næringsstoffer.

Denne strategi kan være relevant ud over E coli som forårsager tilbagevendende urinvejsinfektioner, ifølge forskerne. Henderson bemærkede, at yersiniabactin-molekylet er til stede i bakterier, der forårsager pest, og i bakterier, der almindeligvis forårsager lungebetændelse.