NYHET För första gången har forskare hittat molekyler som påskyndar bildande av så kallade curli i bakterier – hårliknande strukturer som gör att bakterier kan haka fast vid varandra och bilda biofilmer. Studien är utförd av Umeåkemister i samarbete med amerikanska forskare och publiceras i tidskriften Chemistry and Biology.
Biofilmer är kolonier av bakterier som omges av en skyddande struktur som i huvudsak byggs upp av olika kolhydrater och proteiner och de ger ofta upphov till infektioner till exempel i urinvägarna. En viktig komponent i biofilmerna är hårliknande strukturer, pili och curli som bildas på bakterieytan och som förutom vidhäftning till värdcellen också utgör en typ av armering i biofilmen. När bakterierna bildar biofilm försvåras infektionen, immunförsvaret får svårt att bekämpa inkräktarna och även behandling med läkemedel försvåras.
Med hjälp av kemiskt framställda så kallade ”frisörmolekyler” som hindrar att håren växer ut kan man stoppa bakteriernas förmåga att fästa vid varandra. Professor Fredrik Almqvists forskargrupp i Umeå har riktat in sin forskning på att på detta sätt avväpna bakterier i stället för att döda dem. Då utvecklas resistens inte lika snabbt.
I den nya studien har forskarna designat en stor mängd organiska molekyler och testat effekten in vitro på proteinet CsgA som bygger upp stommen i curli.
Effekten är häftig, berättar Fredrik Almqvist, professor i kemi.
– Små förändringar i molekylen på några atomer har drastiska konsekvenser för bildandet av curlifibrer. De flesta föreningarna hämmade bildning av curli och hindrade biofilmer från att uppstå. Men för första gången har vi lyckats hitta molekyler som påskyndar produktionen, säger han.
Bildtext: Från vänster: 1. Proteinet CsgA som bildar curli. 2. Molekyl som påskyndar bildandet av curli. 3. Molekyl som påskyndar bildandet av curli. 4. Molekyl som hämmar bildandet av curli
– Dessutom har vi sett att ett av bakteriens egna proteiner, ett så kallat chaperone, kan modulera dessa fiber-bildande processer vilket kan vara ett sätt för bakterien att styra var och hur länge den fastnar på olika platser.
Curli är amyloider, ett slags trådliknande ordnade proteinaggregat. De delar strukturella och biokemiska egenskaper med sjukdomsassocierade amyloider hos människan.
– Felveckning av proteiner som leder till bildande av amyloida strukturer på olika ställen i kroppen, är en process som är inblandat i flera olika sjukdomar, bland annat Alzeimers sjukdom, Parkinsons sjukdom och diabetes, säger Pernilla Wittung Stafshede, professor i kemi.
Hon fortsätter:
– Genom att kunna styra bildning av curli har vi nu nya viktiga redskap för grundforskning där vi vill lära oss mer om bakteriernas komplicerade tillvaro och om uppkomst av mänsklig amyloidbildning på molekylär nivå.
Studien innefattar organisk kemi, fysikalisk kemi och biologi. Både Fredrik Almqvist och Pernilla Wittung Stafshede arbetar vid Kemiskt biologiskt centrum där tvärvetenskaplig forskning blir allt vanligare och främjas.
Umeåforskarna har samarbetat med en amerikansk forskargrupp vid University of Michigan ledd av Dr. Matthew Chapman och studien har finansierats av Svenska vetenskapsrådet och Umeå Center for Microbial Research (UCMR).
Andersson E K et al.”Modulation of Curly Assembly and Pellicle Biofilm Formation by Chemical and protein ChaperonesChemistry and Biology. October 24, 2013. Volume: 20, issue 10.
Fredrik Almqvist, kemiska insitutionenTelefon: 070-397 90 97
E-post: fredrik.almqvist@chem.umu.se
Pernilla Wittung Stafshede, kemiska institutionenTelefon: 090-786 53 47
E-post: pernilla.wittung@chem.umu.se
Redaktör: Ingrid Söderbergh