Bakterieprotein kan hindra amyloidbildning

Ett protein i bakterier som hjälper dem tillverka proteintrådar på sin yta och inte inuti kan också effektivt hindra bildning av de proteinklumpar som förstör hjärncellerna vid Parkinsons sjukdom. Det visar en studie av forskare i kemi vid Umeå universitet i samarbete med forskare i USA och England. Upptäckten publiceras i tidskriften Molecular Cell.

– Vi har identifierat en ny, spännande angreppspunkt som kan bli viktig för design av framtida läkemedel mot Parkinsons sjukdom, säger professor Fredrik Almqvist, kemiska institutionen, Umeå universitet.

Amyloidbildning förknippas framförallt med sjukdomar som Alzheimers, Parkinsons, ALS och Skellefteåsjukan. Där sätter proteiner som veckar ihop sig felaktigt i gång att bilda amyloid, proteinklumpar och proteinfibrer, som ställer till stor förödelse i cellerna.

Men, amyloider är inte bara av ondo. De kan också ha viktiga funktioner, när de produceras på rätt ställe och vid rätt tidpunkt.

Vissa bakterier, till exempel E. coli, skaffar sig medvetet en kalufs av proteintrådar. Dessa hårstrån varav en typ kallas curli, funkar bland annat som ”armeringsjärn” när bakterier klumpar ihop sig tillsammans och bildar svårgenomträngliga sjok, biofilmer, till exempel på katetrar och implantat.

För att tillverka bakteriens curli på rätt sätt krävs ett sofistikerat maskineri. Olika små proteiner styr processen. Forskarna bakom studien har identifierat ett hjälpprotein, CsgC, som spelar en viktig roll. Det hindrar en av curlis viktigaste byggstenar, CsgA, från att börja sätta ihop proteintrådar inuti bakterien, där det skulle ställa till samma slags oreda som vid de mänskliga amyloidsjukdomarna.

I labbet har forskarna sedan prövat vilken effekt CsgC-proteinet har på det mänskliga protein som bildar skadlig amyloid vid Parkinsons sjukdom, alpha-synuclein.

– CsgC visade sig vara en super-inhibitor av Parkinsonfibern, säger Fredrik Almqvist. Däremot hade det ingen effekt alls på amyloid-beta, det protein som associeras med Alzheimers.

Varför hindrar inte hjälpproteinet CsgC all slags amyloidbildning? Den nöten knäckte en av forskarna bakom studien, Margery L. Evans vid University of Michigan. Hon jämförde det bakteriella proteinet som CsgC interagerar med och alpha-synuclein och fann en unik sekvens av aminosyror som fanns i båda dessa proteiner, men inte i Alzheimerproteinet.

– När vi bytte ut denna sekvens i alpha-synuclein mot andra aminosyror tappade proteinet CsgC sin effekt, säger Fredrik Almqvist.

Ofta är redan byggstenarna till amyloid, så kallade oligomerer, giftiga för cellerna. Detaljkunskap om hur amyloidbildning går till och hur bakterier gör för att hindra att proteintrådar bildas felaktigt ger därför viktiga ledtrådar till hur amyloidsjukdomar kan förebyggas och behandlas.

När bakterier geggar ihop sig i biofilmer får antiseptiska medel och antibiotika svårt att tränga igenom, vilket kan leda till kroniska infektioner. Att förstöra biofilmen genom att angripa bildandet av bakteriernas curli skulle vara en möjlig väg att komma åt bakterierna med antibiotika, pekar forskarna på.

Högupplöst pressfoto, E.coli med curli

Högupplöst pressfoto, Fredrik Almqvist

Originalartikel:

Margery L. Evans, Eric Chorell, Jonathan D. Taylor, Jörgen Ådén, Anna Göthesson, Fei Li, Marion Koch, Lea Sefer, Steve J. Matthews, Pernilla Wittung-Stafshede, Fredrik Almqvist och Matthew R. Chapman: The Bacterial Curli System Possesses a Potent and Selective Inhibitor of Amyloid Formation, Molecular Cell 57, 1–11 February 5, 2015 a2015 Elsevier Inc. http://dx.doi.org/10.1016/j.molcel.2014.12.025

För mer information, kontakta gärna:

Fredrik Almqvist, professor, kemiska institutionen, Umeå universitet
Telefon: 090-786 69 25, 070-397 90 97
E-post: fredrik.almqvist@umu.se