Umeåforskare i Science: Ny signalväg upptäckt i bakterier
Ett inslag i bakteriers metabolism som kan bli grund för nya antibiotika har upptäckts av molekylärbiologer vid Umeå universitet i samarbete med forskare i Wien. Resultaten publiceras nu i tidskriften i Science.
Proteiner består av aminosyrekedjor som veckar sig i en tredimensionell struktur. De produceras i cellerna utifrån en plan som är inbyggd i generna. ”En gen ger ett protein”, var länge regeln, men i dagens molekylärbiologi känner forskarna till många sätt på vilka proteiner formas: Molekyler läggs till, nya kemiska bindningar, aminosyror tas bort eller kopplas till, proteinkedjor bryts etc. Dessa många möjligheter är förklaringen till att människan klarar sig med ca 30 000 gener (lika många som en mus).
En typ av proteinomvandling är fosforylering, då proteinets funktion kontrolleras genom att det binds eller spjälkas av en fosfatgrupp. Cellerna använder fosforylering för att vidarebefordra signaler i sin ämnesomsättning. Proteiner som överför fosfatgrupper till signalproteiner, kinaser, har en central roll i detta. De är också viktiga för uppkomsten av sjukdomar eller tumörer. Det som forskarna i Umeå och Wien upptäckt är en alldeles ny grupp av kinaser, närmare bestämt en s.k. argininkinas i jordbakterien Bacillus stearothermophilus som forskarna kallar McsB. Bakterien använder den nyupptäckta kinasen särskilt när den utsätts för hetta. Ju bättre en bakterie kan handskas med värme, som under feber, desto allvarligare blir den infektion den framkallar.
Bacillus-bakterien har för egen del ingen sjukdomsframkallande förmåga hos människan. Den trivs bäst vid ca 55 grader C vilket gör att den är robust även mot de hårdare undersökningsmetoder som krävdes för att upptäcka McsB. Det riktigt nya i upptäckten är att forskarna fann en hittills okänd mekanism: Under värmechock sätter McsB fast en fosfatgrupp vid aminosyran arginin. Normalt fästas fosfatgrupper till aminosyrorna serin, threonin eller tyrosin. Att arginin kunde vara målgrupp för fosforylering var hittills helt okänt.
För att hitta den nya signalvägen krävdes ett internationellt samarbete under ledning av strukturforskaren Tim Claussen och proteinexperten Karl Mechtler vid Institut für Molekuläre Pathologie och Max F. Perutz Labor i Wien samt infektionsbiologen Emmanuelle Charpentier, som nyss flyttade sin forskargrupp från Max-Perutz-labb i Wien till Umeå Centre of Microbial Research (UCMR) och Laboratory for Molecular Infection Medicine Sweden (MIMS), båda knutna till Inst. för molekylärbiologi vid Umeå universitet.
– Vi är övertygade om att vår upptäckt leder till utveckling av nya och mer specifika antibiotika, säger Emmanuelle Charpentier. Stafylokocker och listera-bakterier är släktingar till Bacillus stearothermophilus och aktiverar samma stressproteiner. Vår upptäckt bekräftar att det är mycket framgångsrikt när forskare samarbetar för att hinna i kapp problemen med resistensbildning mot nuvarande antibiotika.
För mer information, kontakta forskare Emmanuelle Charpentier, Inst. för molekylärbiologi, UCMR/MIMS, Umeå universitet, tel. 090-785 08 07,
e-post emmanuelle.charpentier@molbiol.umu.se eller
informatör Eva-Maria Diehl, UCMR,
tel.090-786 57 31, e-post eva-maria.diehl@plantphys.umu.se
mobil 070-544 82 08
Referens:
J Fuhrmann, A Schmidt, S Spiess, A Lehner, K Turgay, K Mechtler, E Charpentier, T Clausen. McsB Is a Protein Arginine Kinase That Phosphorylates and Inhibits the Heat-Shock Regulator CtsR. Science 5 June 2009: 1323-1327.
