Så stabiliserar bakterier sina proteiner

Publicerat 2009-12-28 00:00. Uppdaterat 2013-11-26 10:22

[PRESSMEDDELANDE 2009-12-28] Forskare vid Karolinska Institutet har analyserat samtliga proteiner från 340 bakteriearter - fler än en miljon proteiner - för att på det viset kunna förklara varför viktiga sjukdomsalstrande bakterier överlever och växer i syrerika miljöer. Studien, som publiceras i den vetenskapliga tidskriften Journal of Biological Chemistry, bidrar bland annat till ökad kunskap kring de bakterier som ger upphov till svåra sjukdomar som difteri, tbc och mjältbrand.

Foto: Ulf Sirborn
Birgitta Henriques NormarkFoto: Ulf Sirborn

- Våra fynd påvisar fundamentala processer med vilka många sjukdomsalstrande bakterier stabiliserar sina utsöndrade proteiner, proteiner som ofta är av betydelse för deras förmåga att ge upphov till sjukdomar, säger professor Birgitta Henriques Normark vid Institutionen för mikrobiologi, tumör- och cellbiologi, Karolinska Institutet.

De bakteriearter som forskarna intresserat sig för är sådana som reagerar positivt på en viss typ av färgmärkningsmetod (Gram) som används för klassificering av bakterier. Hit räknas vanligen bakterier som lever i syrerika miljöer och som ger upphov till sår- och luftvägsinfektioner. Bakterierna orsakar infektion genom att utsöndra vissa proteiner. Syret i luften kan dock vara ett problem för bakteriernas överlevnad, eftersom det utsöndrade proteinet riskerar att bli instabilt och tappa sin funktion till följd av kemiska reaktioner i mötet med syret.

Det är aminosyran cystein i proteinerna som både kan vara till skada och nytta för stabiliteten. Om aminosyran oxideras av syreradikaler på ett okontrollerat sätt förstörs proteinet. Men två cysteiner i ett protein kan också med hjälp av specifika enzymer och i närvaro av syre fogas samman till stabila bryggor som hjälper proteinet att behålla sin rätta form. Det är denna mekanism som forskarna vid Karolinska Institutet kartlagt i sin studie.

Gram-positiva bakterier delas in i två huvudsakliga grupper: Aktinobakterier (exempelvis tuberkel- och difteribakterier) och Firmikuter (bland annat pneumokocker, stafylokocker och mjältbrandsbakterier). Forskarna har i sin studie kunnat visa att dessa båda bakteriegrupper använder två olika strategier för stabilisering av utsöndrade protein i närvaro av syre.

Aktinobakterier använder, precis som Gram-negativa bakterier (exempelvis tarmbakterier som E. coli), specifika enzymsystem för att bilda bryggor för proteinstabilisering. Firmikuter däremot saknar de enzymsystem som krävs för att koppla samman cystein till stabila bryggor. Istället använder Firmikuter den enkla men unika strategin att utesluta cysteiner från merparten av sina utsöndrade proteiner. För att behålla stabiliteten verkar Firmikuter kompensera avsaknaden av cysteiner genom att göra längre proteiner. Dessa två strategier har sannolikt utvecklats som svar på de syreradikaler som proteiner utanför celler ständigt utsätts för.

Birgitta Henriques Normark är även verksam som forskare och läkare vid Smittskyddsinstitutet (SMI).

Publikation

Daniels R, Mellroth P, Bernsel A, Neiers F, Normark S, von Heijne G, Henriques-Normark B

Disulfide bond formation and cysteine exclusion in Gram-positive bacteria

JBC, papers in press December 2009.

För ytterligare frågor, kontakta: