Forskning om kalciumtransport kan bekämpa bakterier och ge säkrare livsmedel

Forskare vid Umeå universitet har avslöjat detaljer om hur bakterier signalerar med hjälp av kalcium för att reglera livsviktiga processer, på ett sätt som skiljer sig från mänskliga celler. Detta genombrott har betydelse i kampen mot antibiotikaresistens och för att öka säkerheten vid livsmedelsframställning.

Kalciumjoner är viktiga budbärare i cellerna hos växter, djur och människor. De hjälper till att reglera livsviktiga processer som nervimpulser, stressrespons och hjärtslag. I en studie som publicerats i den vetenskapliga tidskriften Science Advances visar ett forskarteam vid Umeå universitet hur ett protein i listeriabakterier transporterar kalcium på ett annat sätt än i eukaryota celler (som människor eller växter).

Proteinet, kallat LMCA1, hjälper bakterien – som kan orsaka matförgiftning – att överleva i svåra förhållanden, till exempel när den utsätts för människans immunförsvar eller de basiska miljöer som används för att döda bakterier vid kommersiell livsmedelsframställning.

– Det är därför särskilt intressant för utveckling av nya läkemedel mot bakterieinfektioner och för livsmedelsindustrin, säger Magnus Andersson, universitetslektor vid Kemiska institutionen, som leder forskarteamet.

Egenutvecklad metod

Teamet har utvecklat en metod för att med synkrotronröntgen studera proteiners rörelser när de utför sin funktion. Tack vare denna metod kan de nu följa hur proteinet LMCA1 ändrar sin struktur för att transportera kalcium samt mäta hur snabbt det går. De har också lyckats fånga LMCA1 i det kritiska ögonblicket då proteinet binder kalcium under transporten genom cellmembranet.

– Det var fantastiskt att kunna se detta för första gången. Genom att vår studie dessutom identifierar tydliga skillnaderna mellan kalciumtransport i eukaryota och prokaryota system så har vi tagit ett viktigt steg mot utveckling av nya antimikrobiella strategier och för säkerhet vid livsmedelsframställning, säger Magnus Andersson.

Kan användas vid hjärtsvikt

Mycket är känt om hur kalcium hanteras i komplexa organismer som människor. Men det är endast nyligen som forskare har börjat upptäcka hur bakterier, som är enkla encelliga organismer, hanterar kalcium. De saknar organeller, exempelvis mitokondrier, som vanligtvis hjälper till att reglera kalciumnivåerna. Trots detta kan de fortfarande reagera på förändringar i kalciumnivåerna, särskilt under stressförhållanden som exponering för gifter eller vid infektioner.

När kalciumnivåerna i människan är ur balans kan det leda till sjukdom – exempelvis neurologiska, muskelrelaterade och hjärt-kärlsjukdomar.

– Det är extra roligt att arbetet även har lett till anslag från National Institute of Health i USA som ska finanisera ett nytt samarbete med University of Michigan där vi nu ska använda de metoder vi utvecklat för att ta fram molekyler som kan aktivera kalciumtransportprotein vid hjärtsvikt, säger Magnus Andersson.

Om den vetenskapliga artikeln

Irfan Prabudiansyah, Fredrik Orädd, Konstantinos Magkakis, Kevin Pounot, Matteo Levantino, Magnus Andersson,. Dephosphorylation and ion-binding in prokaryotic calcium transport. Science Advances, 11 oktober 2024. DOI: 10.1126/sciadv.adp2916

För mer information kontakta gärna:

Magnus Andersson, universitetslektor vid Kemiska institutionen, Umeå universitet

Telefon: 090-786 57 56

E-post: magnus.p.andersson@umu.se