Results

Universitetet i Tromsø

05/16/2017 | Press release | Distributed by Public on 05/18/2017 16:42

Livsfarlig bakterie stjeler jern fra offeret sitt

-Vi mennesker trenger jern for å overleve, det er en viktig bestanddel i våre røde blodceller, men visste du at også bakterier er helt avhengig av dette metallet?

Når Vibrio vulnificus angriper mennesker og tar livet av halvparten av de som smittes, er dens evne til å knabbe jern en viktig del av angrepsmekanismen.

Streng regulering
I mennesker og dyr er det streng kontroll av det frie jernnivået i cellene, vi er avhengige av det, men samtidig vil det bli toksisk i for store konsentrasjoner.

Men det er ikke bare for å passe på organismens egen jernbalanse at dette er strengt regulert, ledig jern er en gavepakke til invaderende bakterier som trenger jern for å kunne formere og etablere seg i en vert. Ifølge Thode responderer immunforsvaret vårt på en infeksjon med å holde bedre fast på jernet og passe på at det ikke «ligger og slenger» ledige jernatomer i organismen.

Utløser alvorlig sykdom hos mennesker og fisk
Bakterier av typen Vibrionaceae kan forårsake en rekke sykdommer både hos mennesker og fisk, de mest kjente sykdommene er kolera hos menneske (Vibrio cholerae) og vibriose hos laks (Vibrio anguillarum) , mens Vibrio vulnificus forårsaker en sjelden og virkelig skummel infeksjon der halvparten av de smittede dør i løpet av kort tid. Den finnes heldigvis bare i sjøvann varmere enn 20 grader og er ikke en trussel for oss i nord. Felles for disse bakteriene er at de har utviklet sofistikerte metoder for å stjele jern fra den uheldige som infiseres.

Infeksjon med Vibrio vulnificus (Norsk helseinformatikk)

Genuttrykket reguleres av jern
-Det viser seg at noen Vibrio arter er i stand til å produsere hele maskineriet som trengs til opptak av jern ved å slå på de riktige genene til riktig tid, forklarer hun.

En av de viktigste startknappene heter Fur (Ferric Uptake Regulator) og Thode har forsket på hvordan Fur regulerer jernkonsentrasjon i cellene med å skru av og på bestemte gener.

-Når det er mye jern tilgjengelig stenges maskineriet av, mens når det er lite ledig jern, produserer de spesialiserte molekyler og proteiner som kan stjele jern fra verten, forklarer hun.

Hun forklarer at opptak av jern foregår gjennom bestemte kanaler i bakterienes cellevegg som åpnes og lukkes etter et samspill av reaksjoner mellom flere typer molekyler og proteiner. Hun fant 296 gener som reguleres av Fur og 32 av dem var gener som ble uttrykt som en rask respons på lave jernnivå. Aller raskest respondere «siderophore» systemet.

Denne egenskapen til å få tak i jern har vist seg å være felles for veldig mange bakterier i Vibrio familien. Bare et fåtall av bakterier i denne familien fremkaller sykdom, men det er særlig her at Thode ser at denne egenskapen er godt bevart. For sykdomsfremkallende bakterier er det tydeligvis en fordel å ha mange ben å stå på, og jo flere systemer for å sikre seg jern, jo bedre angrepsevne synes bakterien å ha.

-Jeg har brukt mye tid på å se på hvordan disse verktøyene for opptak av jern er fordelt i denne bakteriefamilien og hvordan de har utviklet seg gjennom evolusjonen. Vi har med dette fått en bedre oversikt over hvilke skadelig bakterier som har de spesielle evnene til supereffektivt jernopptak.

Det har tidligere vært sporadisk forskning på systemer for jernopptak, men Thode sin forskning har ført til en bedre oversikt over utbredelsen av gener relatert til jernopptak.

-Det viste seg at dette var mer utbredt enn vi hadde trodd og vi spekulerer på om vi med å hindre denne funksjonen hos de sykdomsfremkallende bakteriene også kan stoppe infeksjoner, men det er et helt annet studie, smiler Thode.

Sunniva Katharina Thode forsvarte sin avhandling 15. mars 2017. Tittel på oppgaven hennes var: 'Iron dependent gene regulations and siderophore systems in Vibronaceae. Transcriptomics, comparative genomics and phylogenetics.'

Projektet hennes var finansiert av den nasjonale forskerskolen i strukturbiologi - BioStruct og hun ble veiledet av Peik Haugen, Hilde Hansen og Nils Peder Willassen, alle ved Institutt for kjemi, UiT-Norges arktiske universitet.

Les mer:

The immediate global responses of Aliivibrio salmonicida to iron limitations