Insikter om harpestbakteriens försvarsmekanismer avslöjar dess svagheter

Nya insikter om harpestbakterien F. tularensis robusta försvarsmekanismer avslöjar hur den oerhört smittsamma bakterien reagerar på höga järnhalter, vilket kan ligga till grund för utvecklandet av nya behandlingar eller vaccin mot harpest. Detta visar en ny avhandling vid Umeå universitet.

Harpest (tularemi) orsakas av bakterien Francisella tularensis (F. tularensis). Den ytterst smittsamma och mångsidiga bakterien kan infektera såväl människor som mer än 200 andra däggdjursarter, men även insekter och amöbor. Den underart av bakterien som finns över hela norra halvklotet är ytterst sällan dödlig, men kan ge långdragna infektioner. Däremot kan den underart som enbart finns i Nordamerika orsaka hög dödlighet om infektionen inte behandlas.

I sin avhandling beskriver Marie Honn, som är doktorand vid Institutionen för klinisk mikrobiologi vid Umeå universitet, bland annat att harpestbakterien försvagas om den innehåller höga järnhalter. Upptäckten kan komma att användas för att bekämpa bakterien, som av vissa anses skulle kunna användas vid bioterrorism.

För att etablera en infektion måste harpestbakterien undkomma kroppens försvar mot infektioner. En strategi som F. tularensis utnyttjar är att föröka sig i de immunceller, så kallade makrofager, som i normala fall tar upp och dödar bakterier. För att överleva i dessa immunceller har harpestbakterien ett bra försvar mot de så kallade reaktiva syreradikaler (ROS), som orsakar en skadlig oxidativ stress som vanligtvis skadar bakterier. F. tularensis lyckas också överkomma kroppens försök att svälta ut dem på viktiga näringsämnen som exempelvis järn. Denna metall är livsviktig för bakterien, men upptaget måste regleras noga eftersom järn i för stora mängder förstärker den skadliga stresseffekten av ROS.

– Vi har upptäckt hur harpestbakterien, genom ett komplext nätverk av överlevnadsmekanismer, hanterar sin järnbalans för att försvara sig mot oxidativ stress, förklarar Marie Honn.

Forskarna vid Umeå universitet har identifierat viktiga skillnader i järnbalansen mellan harpestbakteriens två underarter. Den mindre farliga, vitt spridda, underarten innehåller väsentligt mer järn än den farliga ”nordamerikanska” underarten. Skillnaderna i järninnehåll och kopplingen till oxidativ stress kan vara en ledtråd till varför underarterna orsakar olika allvarliga infektioner.

I avhandlingen identifierar Marie Honn också två så kallade transkriptionsfaktorer, som är viktiga för hur F. tularensis skyddar sig mot oxidativ stress. Genom transkriptionsfaktorerna MglA och OxyR kan harpestbakterien känna av vilken miljö den befinner sig i och överleva genom att anpassa och förändra sina proteinuttryck.

– MglA är viktig för F. tularensis tillväxt i syrerika miljöer och skyddar mot skador på dess proteiner. OxyR är involverad i bakteriens skydd mot flera ROS och är nödvändig för full virulens hos bakterien, säger Marie Honn.

Marie Honn är född och uppvuxen i Strömsund och tog sin magisterexamen i molekylärbiologi vid Umeå Universitet. Hon är doktorand i molekylärbiologi på enheten för klinisk bakteriologi vid institutionen för klinisk mikrobiologi vid Umeå universitet.

Läs en digital publicering av avhandlingen

Om disputationen:
Fredagen den 26 februari försvarar Marie Honn, Institutionen för klinisk mikrobiologi, sin avhandling med titeln: Oxidativ stressrespons hos Francisella tularensis (engelsk titel: The oxidative stress response of Francisella tularensis). Opponent: Professor J. Andres Melendez, Colleges of Nanoscale Science and Engineering, University at Albany, NY, USA. Huvudhandledare: Anders Sjöstedt.

Disputationen äger rum kl. 09:00 i sal E04, byggnad 6E, Norrlands Universitetssjukhus.

För mer information, vänligen kontakta:
Marie Honn, Institutionen för klinisk mikrobiologi, Enheten för klinisk bakteriologi, Umeå universitet
Telefon: 090-785 8787
E-post: marie.honn@umu.se

Bild: Scanning electron micrograph of a murine macrophage infected with Francisella tularensis strain LVS (Wikipedia)