Ny mekanism förklarar hur magsårsbakterien anpassar sig

En infektion med magsårsbakterien Helicobacter pylori pågår hela livet för den som inte får behandling. För att förbli infekterad måste bakterien anpassa sig till de förändringar som ständigt sker i magen. En ny mekanism förklarar hur en enda byggsten i bakteriens DNA möjliggör detta. Resultaten presenteras av forskare vid Umeå universitet i en ny studie i tidskriften PLoS Pathogens.

Bakterier måste kunna anpassa sig till förändringar för att överleva. Vanligtvis gör de detta med hjälp av särskilda proteiner som reglerar vilka gener som ska vara aktiva. Helicobacter-bakterien är speciell. Den har bara ett fåtal sådana proteiner. I stället påverkar den oftare genuttrycken på mer slumpmässiga sätt. En sådan strategi är att göra så många olika varianter av bakterien som möjligt, så kallade kloner. Den klon som passar bäst in i magens miljö är den som kommer att växa och på så vis säkrar bakteriepopulationen sin överlevnad.

Bakterien skapar kloner på olika vis. Ett sätt är via repetitiva DNA-sekvenser, sträckor med periodiskt upprepade DNA-byggstenar. Det är knepigt att göra exakta kopior av repetitiva DNA-sekvenser och därför blir det lätt fel. Ett enda fel kan få stora konsekvenser då den repetitiva sträckan är placerad på ett visst ställe i förhållande till den kodade genen.

– Vi har identifierat en ny placering av repetitiva DNA-sträckor hos Helicobacter pylori och kan på ett nytt sätt visa hur sådana DNA-sträckor påverkar bakteriens genuttryck. Att justera proteinmängden så att den blir optimal i förhållande till närmiljön är viktigt sett ur bakteriens perspektiv. I den här artikeln beskriver vi hur justeringen går till på molekylär nivå, säger Anna Arnqvist, docent vid institutionen för medicinsk kemi och biofysik och projektansvarig.

Forskarna har i studien använt sig av proteinet SabA som modellsystem. Helicobacter-bakterien som orsakar magsår och magcancer hos infekterade personer har ofta det här proteinet på sin yta. Proteinet gör det möjligt för bakterien att fästa till den inflammerade magslemhinnan.

– Tidigare studier har visat att nivåerna av hur mycket protein som uttrycks varierar, men det är först nu som vi kan förklara med molekylära termer hur denna finjustering går till. Vi visar att längden på den repetitiva DNA-sträckan som sitter just ovanför genen påverkar hur mycket protein som kommer att göras. Att en extra byggsten i bakteriens DNA kommer till eller tas bort är allt som behövs för att öka eller minska proteinmängden, säger Anna Arnqvist.
Forskarna har också funnit flera andra gener vars uttryck påverkas på samma vis.

Det finns få genetiska och molekylära verktyg som är anpassade för att studera Helicobacter-bakterien. Därför har projektet varit en stor utmaning för förste forskningsingenjören Anna Åberg och doktoranden Pär Gideonsson. Genom deras arbete med att utveckla och förbättra ett par olika metoder blev studien lyckosam.

– Resultaten hjälper oss att förstå hur Helicobacter-bakterien kan anpassa sig till lokala förändringar i sin närmiljö och hur det kommer sig att den orsakar livslånga infektioner. Denna kunskap är en viktig pusselbit för att utveckla nya markörer som gör det möjligt att identifiera vilka bakterier som orsakar sjukdom, avslutar Anna Arnqvist.

För mer information om studien, kontakta gärna:

Anna Arnqvist, docent vid institutionen för medicinsk kemi och biofysik
Telefon: 070-636 99 83
E-post: anna.arnqvist@medchem.umu.se

Originalpublikation:

A Repetitive DNA Element Regulates Expression of the Helicobacter pylori Sialic Acid Binding Adhesin by a Rheostat-like Mechanism
Anna Åberg, Pär Gideonsson, Anna Vallström, Annelie Olofsson, Carina Öhman, Lena Rakhimova, Thomas Borén, Lars Engstrand, Kristoffer Brännström and Anna Arnqvist
PLoS Pathogens, DOI: 10.1371/journal.ppat.1004234.