Så talar bakterier med varandra och våra celler

Bakterier kan tala med varandra via molekyler som de själva tillverkar. Fenomenet kallas quorum sensing och har betydelse när en infektion fortplantas. Nu visar forskare vid Linköpings universitet hur bakterierna på samma väg styr processer i de mänskliga cellerna.

Resultaten publiceras i den vetenskapliga tidskriften PLOS Pathogens med Elena Vikström, forskare i medicinsk mikrobiologi, som huvudförfattare.

När budkavlen går samlas allt fler bakterier på platsen för angreppet, till exempel ett sår. När de blir tillräckligt många börjar de fungera som flercelliga organismer. De kan bilda biofilmer, täta strukturer med motståndskraft mot både antibiotika och kroppens immunförsvar. Samtidigt blir de alltmer aggressiva och ökar sin rörlighet. Alla dessa förändringar triggas igång när kommunikationsmolekylerna – korta fettsyror med beteckningen AHL – fäster till receptorer inne i bakteriecellerna med följden att olika gener slås av och på.

AHL kan vandra fritt genom cellmembranen, inte bara i bakteriecellerna utan också i våra egna celler som kan påverkas att ändra sin funktion. I låg koncentration kan till exempel de vita blodkropparna bli mer rörliga och effektiva, men i hög koncentration sker motsatsen vilket sätter ned vårt immunförsvar och öppnar för en fortskridande infektion och inflammation.

Som första forskargrupp i världen visar nu ett team vid Linköpings universitet hur AHL kan påverka värdcellerna. Med biokemiska metoder har forskarna identifierat ett protein med beteckningen IQGAP, som de pekar ut som mottagare av bakteriernas budskap och något av en dubbelagent.

– Proteinet kan både avlyssna bakteriernas kommunikation och ändra funktionen hos värdcellerna, säger Elena Vikström.

Deras laboratoriestudier har utförts på humana epitelceller från tarmen som blandats med AHL av samma typ som produceras av Pseudomonas aeruginosa, en hårdhudad bakterie som orsakar sjukdomar ibland annat lungor, tarm och ögon. Med hjälp av masspektrometri har de kunnat se vilka proteiner som binder AHL.

– Vi har bevis för att det inte alltid behövs fysisk kontakt mellan bakterier och epitelceller, utan påverkan kan ske på avstånd, säger Elena Vikström.

Teamets upptäckt kan öppna för nya strategier för behandling där antibiotika inte hjälper. En möjlighet är att designa molekyler som binder till receptorn och blockerar signalvägen för bakterierna, ungefär som att stoppa en pinne i ett lås så att nyckeln inte kommer in. Det är en strategi som skulle kunna fungera vid exempelvis cystisk fibros, en sjukdom där ett segt slem bildas i luftvägarna av bakteriell biofilm och mängder med vita blodkroppar.

Artikel: The Pseudomonas aeruginosa N-acylhomoserine lactone quorum sensing molecules target IQGAP1 and modulate epithelial cell migration av T Karlsson, M V Turkina, O Yakymenko, K-E Magnusson och E Vikström. PLOS Pathogens vol 8 issue 10, oktober 2012.

Kontakt:
Elena Vikström, PhD, +46 (0)10 1032054, elena.vikstrom@liu.se