Studie avslöjar ny skyddsmekanism i bakteriens cellvägg

Forskare vid Umeå universitet och Cornell University har upptäckt en utbredd mekanism som hos bakterier som stärker bakteriernas försvar mot yttre hot. Upptäckten som kan få betydelse för forskning kring att utveckla nya behandlingar visar hur en specifik tvärbindningsmetod i cellväggen hämmar aktiviteten hos vissa cellväggsnedbrytande enzymer, och på så sätt skyddar bakterierna.

Bakterier skyddas av cellväggens peptidoglykan som hjälper dem att stå emot tryck inifrån och faror utifrån, som angrepp från andra bakterier och virus. För att växa och hålla sig starka behöver bakterier en balans mellan enzymer som bygger upp och bryter ner cellväggen. En viktig typ av enzym som bryter ner kedjorna av peptidoglykan är de lytiska transglykolaserna. De mekanismer som reglerar dem har dock förblivit okända.

Studien, som letts av Felipe Cavas laboratorium vid Umeå universitet i samarbete med kollegor vid Cornell University i New York, visar att en specifik typ av tvärbindning i cellväggen, så kallad LD-tvärbindning, hämmar aktiviteten hos de lytiska transglykolaserna.

Detta har stora biologiska konsekvenser. Till exempel använder vissa bakterier denna typ av enzymer för att frigöra fragment av cellväggen som påverkar värdens immunsystem. Vissa bakterier och virus använder också denna typ av enzymer för att döda andra bakterier. Genom att kontrollera dessa enzymer kan bakterier potentiellt skydda sig mot immunsystemet och attacker från andra bakterier och virus.

– Upptäckten fyller en viktig lucka i förståelsen av vilken roll LD-tvärbindning spelar i cellväggens homeostas. Vi har visat att bakterier kan förbättra sitt skydd mot yttre hot genom en enda strukturell förändring i sin cellvägg, säger Felipe Cava, professor vid Umeå universitet.

Upptäckten ger nya insikter om bakteriell cellväggshomeostas och öppnar potentiella vägar för att utveckla nya antibakteriella terapier.

– Genom att rikta in sig på LD- tvärbindning kan nya behandlingar utformas för att försvaga bakteriers försvar, vilket gör dem mer sårbara för antibiotika och immunsvar, säger Laura Alvarez, forskare vid Institutionen för molekylärbiologi vid Umeå universitet och första författare till studien.

Studien som publiceras i den vetenskapliga tidskriften Nature Communications finansieras av Vetenskapsrådet, Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse och Kempestiftelserna.

Felipe Cava är professor i infektionsbiologi, Institutionen för molekylärbiologi, Umeå universitet och affilierad senior gruppledare vid Laboratoriet för Molekylär Infektionsmedicin Sverige MIMS, Umeå center för mikrobiell forskning, UCMR, samt Integrated Science Lab, Icelab, och SciLifeLab.

Om den vetenskapliga publiceringen
Control of bacterial cell wall autolysins by peptidoglycan crosslinking mode.
Laura Alvarez, Sara B. Hernandez, Gabriel Torrens, Anna I. Weaver, Tobias Dörr & Felipe Cava.
Nature Communications (2024)
DOI https://doi.org/10.1038/s41467-024-52325-2
https://www.nature.com/articles/s41467-024-52325-21

För mer information, kontakta gärna
Felipe Cava
Telefon: 090-785 67 55
E-post: felipe.cava@umu.se