Forskere afslører bakteriernes hemmelige kodesprog

Resistens overfor antibiotika i sygdomsfremkaldende bakterier er et stigende, globalt problem. Danske forskere har nu fundet ud af, at bakterierne benytter sig af et kodesprog for at undgå at blive bekæmpet. Hvis det lykkedes at forstå dette kodesprog, vil det i fremtiden være lettere at udvikle nye antibiotika.

21.12.2016 | Lisbeth Heilesen

Forskere ved Aarhus Universitet har i gennem flere år studeret de molekylære mekanismer, der sætter bakterier i stand til at skjule sig, og nu tyder helt ny forskning på, at bakterierne også benytter sig af kodesprog i en kamp, der bliver stadig mere intens. Figur: Ditlev E. Brodersen.

Cand. scient. Kirstine Louise Bendtsen har sammen med ph.d.-studerende Kehan Xu stået i spidsen for det publicerede arbejde.

Sygdomsfremkaldende bakterier, som f.eks. dem, der forårsager tuberkulose og tyfus, benytter en lang række snedige våben i kampen mod vores immunforsvar og de antibiotika, vi benytter for at bekæmpe dem.

Ét af disse våben er evnen til at gå "under cover" og skjule sig for immunsystemet og behandlingen ved at overgå til en dvaletilstand, hvor de ikke bliver opdaget. Forskere ved Aarhus Universitet har i gennem flere år studeret de molekylære mekanismer, der sætter bakterier i stand til at skjule sig, og nu tyder helt ny forskning på, at bakterierne også benytter sig af kodesprog i en kamp, der bliver stadig mere intens.

Et palindrom er et ord, der staves ens både forfra og bagfra, f.eks. ordet "kajak" (engelsk: "kayak"). En forskergruppe ved Institut for Molekylærbiologi og Genetik ved Aarhus Universitet under ledelse af lektor Ditlev Egeskov Brodersen har i tæt samarbejde med andre førende forskere indenfor bakteriel fysiologi og bioinformatik fra Københavns Universitet og Aarhus Universitet opdaget, at en lang række sygdomsfremkaldende bakterier benytter kryptiske palindromer indlejret i rækkefølgen af aminosyrerne i deres proteiner, til at bestemme hvorvidt dvaletilstanden skal oprettes eller afbrydes.

Resultaterne, der netop er publiceret i det anerkendte, internationale tidsskrift Nucleic Acids Research, omfatter detaljerede tredimensionelle modeller af specifikke celletoksiner, der aktiveres under behandling med f.eks. antibiotika, og viser hvad der sker med disse, når de binder til bestemte områder på bakteriecellernes DNA. Toksinerne holdes normalt i skak af deres modpoler, de såkaldte "antitoksiner", og det forskerne har fundet ud af er, at palindrom-koderne giver antitoksinerne mulighed for at blokere for to toksiner på samme tid. Kodernes aminosyresekvens passer som nøgle i en lås, og palindromsekvensen er nødvendig, fordi de to toksiner, der skal blokeres er roteret 180 grader i forhold til hinanden.

Og det lader til, at sådanne koder bruges i et hidtil ukendt omfang blandt bakterierne. Ved analyse af over 4000 bakteriers arvemasse har forskerne ydermere fundet frem til, at op mod 1/4 af alle kendte bakterier benytter sig at sådanne koder i deres konstante kamp for overlevelse. Forskningsresultaterne peger derfor på, at vi skal blive bedre til at forstå bakteriernes kodesprog, hvis vi vil blive bedre til at udvikle nye antibiotika i fremtiden.


Videoen viser de strukturelle ændringer i Caulobacter crescentus VapBC1-komplekset under binding til DNA, herunder hvorledes antitoxinets “haler” indeholdende palindromsekvensen, skifter position.

Link til den videnskabelige artikel i Nucleic Acids Research.

 

Forskningen er udført ved Centre for Bacterial Stress Response and Persistence.

Mere information

Lektor Ditlev E. Brodersen
Institut for Molekylærbiologi og Genetik
Aarhus Universitet
deb@mbg.au.dk - 2166 9001

Forskning