Hvordan patogene bakterier forbereder et klæbrigt adhæsionsprotein

Forskere ved Harvard Medical School, University of California, San Francisco, og University of Georgia har beskrevet, hvordan det protein, der tillader strep- og staph-bakterier at klæbe til menneskelige celler, er forberedt og pakket. Forskningen, som kunne lette udviklingen af ​​nye antibiotika, vil blive vist i 6. april udgaven af Journal of Biological Chemistry .

Alle bakterier har et standard sekretionssystem, der giver dem mulighed for at eksportere forskellige typer proteiner uden for deres celler. En vigtig klasse af ekstracellulære molekyler produceret af patogene bakterier er adhæsiner, proteiner, der gør det muligt for bakterier at klæbe til værtsceller. Af ukendte årsager, SRR (serine-rich-repeat) adhæsinerne af Staphylococcus og Streptococcus bakterier - patogener, der kan være involveret i alvorlige infektioner såsom bakteriel meningitis, bakteriel lungebetændelse og perikarditis - transporteres gennem en sekretionsvej, der ligner standardsystemet, men udelukkende dedikeret til adhæsin.

Det ville være, som om et lager, der behandler mange typer varer, skulle have et separat sæt døre og gaffeltrucks til kun en af ​​sine varer. Tom Rapoport, en professor ved Harvard Medical School, der overvågede den nye undersøgelse, ønskede at forstå, hvad præcis disse dedikerede molekylære forsyningskæder lavede.

"Jeg var fascineret af det faktum, at der er et andet sekretionssystem i nogle bakterier, som er adskilt fra det kanoniske sekretionssystem og kun er dedikeret til udskillelsen af ​​et protein, " sagde Rapoport. "Der er et helt maskineri, og det gør kun én ting."

Yu Chen, på det tidspunkt en postdoktoral forskningsmedarbejder i Rapoports laboratorium, ledede undersøgelsen. Hun fandt ud af, at for at blive transporteret, adhæsinproteinet skulle modificeres med specifikke sukkerarter af tre enzymer, der virker i en specifik sekvens. Disse sukkermodifikationer stabiliserer proteinet og øger dets klæbrighed til målceller. Desuden, eksperimenterne viste, at to proteiner i den adhæsinspecifikke vej, hvis funktion tidligere havde været mystisk, syntes at være i stand til at binde sig til disse sukkerarter, formentlig gør det muligt for dem at føre adhæsinet til cellemembranen, hvor adhæsinets dedikerede udgangskanal er placeret.

Kompleksiteten af ​​adhæsintransportsystemet nødvendiggjorde samarbejde med forskerhold ved UCSF, Harvard Medical School, og University of Georgia. Medlemmer af Paul Sullams laboratorium ved UCSF gav det kliniske perspektiv, medlemmer af Maofu Liaos laboratorium på Harvard karakteriserede målretningskomplekset ved elektronmikroskopi, og medlemmer af Parastoo Azadis laboratorium i Georgia analyserede sukkermodifikationerne.

"Det er et kompliceret system, fordi det involverer proteinmodifikation, chaperone aktivitet og membranmålretning, så vi stødte på en masse udfordringer, " sagde Chen. "Dette (undersøgelse) er et godt eksempel på, hvordan samarbejde på tværs af laboratorier i det videnskabelige samfund fremmer menneskelig viden."

Årsagen til, at disse bakterier bruger denne separate eksportvej til adhæsiner, er stadig uhåndgribelig. Men fordi denne vej er unik for strep- og staph-bakterier, den nye forståelse af dets komponenter kan hjælpe forskere med at udvikle meget målrettede antibiotika til behandling af infektioner forårsaget af disse bakterier i fremtiden.

"Du kunne forestille dig, at du kunne udvikle nye antibiotika, der kunne målrette denne vej, " sagde Rapoport. "(De) ville være meget specifikke for patogene bakterier."