Insikter på bakterienivå blir till vapen mot harpest
Höga halter järn kan försvaga den smittsamma harpestbakteriens robusta försvarsmekanismer. Det visar forskning från Umeå universitet. Upptäckten kan komma att användas för att bekämpa bakterien, som av vissa anses vara ett potentiellt vapen vid bioterrorism.
Harpest (tularemi) orsakas av bakterien Francisella tularensis (F. tularensis). Den ytterst smittsamma och mångsidiga bakterien kan infektera såväl människor som mer än 200 andra däggdjursarter, men även insekter och amöbor.
Den underart av bakterien som finns över hela norra halvklotet är ytterst sällan dödlig, men kan ge långdragna infektioner. Däremot kan den underart som enbart finns i Nordamerika orsaka hög dödlighet om infektionen inte behandlas. Bakteriens egenskaper gör också att den av vissa anses som möjligt vapen vid biologisk krigsföring.
Det är doktoranden Marie Honn, Institutionen för klinisk mikrobiologi vid Umeå universitet, som i sin avhandling ger insikter i den robusta F. tularensis effektiva försvarsmekanismer och då också kan avslöja bakteriens svagheter.
Förökar sig i makrofagerna
För att etablera en infektion måste harpestbakterien undkomma kroppens försvar mot infektioner. En strategi som F. tularensis utnyttjar är att föröka sig i de immunceller, så kallade makrofager, som i normala fall tar upp och dödar bakterier.
För att överleva i dessa immunceller har harpestbakterien ett bra försvar mot de så kallade reaktiva syreradikaler (ROS), som orsakar en skadlig oxidativ stress som vanligtvis skadar bakterier.
F. tularensis lyckas också överkomma kroppens försök att svälta ut dem på viktiga näringsämnen som exempelvis järn. Denna metall är livsviktig för bakterien, men upptaget måste regleras noga eftersom järn i för stora mängder förstärker den skadliga stresseffekten av ROS.
Järnbalansen avgör
– Vi har upptäckt hur harpestbakterien, genom ett komplext nätverk av överlevnadsmekanismer, hanterar sin järnbalans för att försvara sig mot oxidativ stress, förklarar Marie Honn.
Forskarna vid Umeå universitet har identifierat viktiga skillnader i järnbalansen mellan harpestbakteriens två underarter. Den mindre farliga, vitt spridda, underarten innehåller väsentligt mer järn än den farliga ”nordamerikanska” underarten. Skillnaderna i järninnehåll och kopplingen till oxidativ stress kan vara en ledtråd till varför underarterna orsakar olika allvarliga infektioner.
Anpassar proteinuttrycket
I avhandlingen identifierar Marie Honn också två så kallade transkriptionsfaktorer, som är viktiga för hur F. tularensis skyddar sig mot oxidativ stress. Genom transkriptionsfaktorerna MglA och OxyR kan harpestbakterien känna av vilken miljö den befinner sig i och överleva genom att anpassa och förändra sina proteinuttryck.
– MglA är viktig för F. tularensis tillväxt i syrerika miljöer och skyddar mot skador på dess proteiner. OxyR är involverad i bakteriens skydd mot flera ROS och är nödvändig för full virulens hos bakterien, säger Marie Honn.
Marie Honn är född och uppvuxen i Strömsund och tog sin magisterexamen i molekylärbiologi vid Umeå Universitet. Hon är doktorand i molekylärbiologi på enheten för klinisk bakteriologi vid institutionen för klinisk mikrobiologi vid Umeå universitet.
Avhandling: The oxidative stress response of Francisella tularensis
Fredagen den 26 februari försvarar Marie Honn, Institutionen för klinisk mikrobiologi, sin avhandling med titeln: Oxidativ stressrespons hos Francisella tularensis (engelsk titel: The oxidative stress response of Francisella tularensis). Opponent: Professor J. Andres Melendez, Colleges of Nanoscale Science and Engineering, University at Albany, NY, USA. Huvudhandledare: Anders Sjöstedt. Disputationen äger rum kl. 09:00 i sal E04, byggnad 6E, Norrlands Universitetssjukhus.
För mer information, kontakta: Marie Honn, Institutionen för klinisk mikrobiologi, Enheten för klinisk bakteriologi, Umeå universitet Telefon: 090-785 8787
E-post: marie.honn@umu.se
