24. september 2019

Ny opdagelse kortlægger bakteriers forsvarssystemer

Bakterier

Forskere på Københavns Universitet har for første gang nogensinde kortlagt, hvordan bakterieceller udløser et forsvar mod angreb udefra. Det kan på sigt få betydning for, hvordan sygdomme bekæmpes.

Forskere fra Københavns Universitet har ved hjælp af højtavancerede mikroskoper fået et skelsættende indblik i, hvordan bakterier fungerer som forsvarsmekanisme mod angreb fra bakterier og vira.

Studiet, der netop er udgivet i det videnskabeligt anerkendte tidsskrift Nature Communications beskriver desuden, hvordan forsvarsværket kan aktiveres på kommando. Opdagelsen kan på sigt vise sig at være en del af grundlaget for, hvordan sygdomme skal bekæmpes i fremtiden.

Forskerne har påvist, at en celle under angreb af virus, aktiverer et molekyle kaldet COA (Cyclic Oligoadenylate), der igen sætter et såkaldt proteinkompleks kaldet CSX1 i gang med at få angriberen udraderet.

”CSX1 går populært sagt i gang med at klippe indtrængeren i stykker. Vi kan se, hvordan CSX1 bliver aktiv, roterer og begynder at forsvare cellen, når COA bliver aktiveret,” fortæller professor Guillermo Montoya fra Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research på Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet.

Kan hjælpe bekæmpelse af sygdomme

Det er også lykkedes forskerne på Københavns Universitet selv at aktivere processen ved at, så at sige, sende et COA-molekyle efter proteinkomplekset – og dermed sætte forsvarsmekanismerne i gang.

For få år siden vidste videnskaben slet ikke, at bakterier havde et immunlignende forsvarssystem.

Professor Guillermo Montoya

”Vi har kort sagt fundet en kontakt, der kan tænde for cellens forsvarssystem, når vi vil, og dermed splitte eventuelle angreb ad,” siger Guillermo Montoya.

Det er første gang, på verdensplan, at det er lykkedes forskere at kortlægge og aktivere en bakteries "immunforsvar".

”For få år siden vidste videnskaben slet ikke, at bakterier havde et immunlignende forsvarssystem. Med denne opdagelse er vi nået et stort stykke videre, når det gælder om at forstå disse mekanismer,” siger Guillermo Montoya.

Opdagelsen er yderligere interessant, fordi bakteriers forsvarssystemer langt hen ad vejen minder om det menneskelige immunsystem.

”Dermed er det et skridt på vejen i også at forstå det menneskelige immunsystem bedre og på, hvordan man skal bekæmpe bakterier og forsvare sig mod vira og på sigt også i kampen mod multiresistens,” siger Guillermo Montoya.

Minimale molekyler og et stort forstørrelsesglas

Arbejdet med at afdække bakteriers forsvarssystemer er sket ved hjælp af såkaldt røntgen-krystallografi på anlæg i Schweiz samt med et af verdens kraftigste mikroskoper – den såkaldte synkrotron MAX IV – i Lund i Sverige.

Selve billedet af CSX1-proteinkomplekset er taget ved hjælp af avanceret kryo-elektronmikroskopi på Københavns Universitets højteknologiske CryoEM-facilitet – oversat til almindeligt dansk et ganske kraftigt forstørrelsesglas. Og det er der god brug for.

”CSX1 er cirka 0,00005 mm lang. Det svarer med andre ord til, at du skærer en millimeter i 10.000 stykker og så lægger fem af de stykker ovenpå hinanden. Vi har taget billederne ét for ét og sat dem sammen til en lille film, hvor man kan se aktiviteten inde i CSX1,” fortæller Guillermo Montoya.

Arbejdet med at afdække forsvarsmekanismen i en bakterie er støttet af Novo Nordisk Fonden og er et samarbejde mellem Novo Nordisk Center for Protein Research på Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet og Dansk Archea Center på Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet under ledelse af professor Qunxin She og Lund Universitet.