Lille proteinmotor driver bakteriers bevægelse
Evnen til at bevæge sig er afgørende for, at bakterier som salmonella og E. coli kan sprede infektion effektivt. De skubber sig fremad ved hjælp af tråde, såkaldte flageller, der drives af en roterende motor. Men hvordan denne motor fungerer, har hidtil været et mysterie. Nu har forskere for Københavns Universitet påvist, at den bakterielle motor drives af en anden endnu mindre motor.
Der findes billioner af bakterier uden for og inden i kroppen. De fleste er harmløse eller endda nyttige for os mennesker. Men nogle bakterier, blandt andre E. coli og salmonella, kan forårsage infektion. Det er deres evne til at svømme, der hjælper bakterierne med at nå ud til næringsstoffer eller kolonisere dele af kroppen og skabe infektion.
Nu har forskere fra Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet på Københavns Universitet fundet ud af, hvad der driver bakterierne fremad, og dermed løst et mangeårigt mysterium.
”Mange bakterier er i stand til at bevæge sig eller svømme, fordi de har lange tråde, også kendt som flageller, som de bruger til at skubbe sig fremad. Det gør de ved at dreje trådene. Denne rotation drives af en motor, som igen drives af en proteinforbindelse kendt som statorenheden. Det er der ikke noget nyt i. Det nye er, at vi har påvist, hvordan denne statorenhed driver motoren, hvilket hidtil har været ukendt,” siger lektor og forskningsleder Nicholas Taylor fra Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research.
Nicholas Taylor og hans forskningsgruppe var overraskede over at opdage, at statorenheden selv udgør en lillebitte roterende motor. Den lille motor driver den større motor, som får trådene til at rotere og bakterien til at bevæge sig. Resultaterne af studiet modsiger eksisterende teorier om mekanismen bag statorenheden, og den nye viden kan vise sig nyttig i kampen mod bakteriebaserede sygdomme.
“De fleste forskere, inklusive os selv, troede, at statorenhedens tekniske mekanismer og struktur var meget anderledes, end vores studie har vist. Denne viden om enhedens faktiske struktur og funktion baner vej for nye behandlingsmuligheder. Nu hvor vi ved, hvordan bakterierne bevæger sig, er vi måske også i stand til at hæmme denne bevægelse og dermed forhindre, at bakterierne spreder sig,” siger Nicholas Taylor.
Kryo-elektronmikroskopi kortlægger motorens struktur
Forskerne kortlagde statorenhedens komplekse struktur ved hjælp af kryo-elektronmikroskopi. Teknikken gjorde dem i stand til at belyse enhedens struktur, se, hvordan den aktiveres, og udarbejde en detaljeret model for, hvordan den får flagelmotoren til at rotere.
”Motoren består af to proteiner: MotA og MotB. MotB-proteinet er bundet til cellevæggen og omgivet af MotA-proteiner, som roterer rundt om MotB ved hjælp af iondrivkraften, den såkaldte Ion Motive Force. MotA-proteinets rotation får derpå den store bakteriemotor til at rotere,” forklarer Nicholas Taylor.
”Derudover viser vores model, at statorenheden kan få bakteriemotoren til at dreje i begge retninger, hvilket er afgørende for bakteriers evne til at ændre svømmeretning. Uden denne evne ville de kun være i stand til at svømme ligeud i samme retning.”
Nicholas Taylors forskergruppe skal nu undersøge, om det er muligt at undertrykke statorenheden ved hjælp af kemiske forbindelser. Hvis det lykkes, kan det have antibiotisk effekt.
Studiet “Structure and function of stator unit of the bacterial flagellar motor” er udgivet i det videnskabelige tidsskrift Cell.
Kontakt:
Lektor Nicholas Taylor
nicholas.taylor@cpr.ku.dk
+45 35 33 53 37
Kommunikationskonsulent Amanda Nybroe Rohde
amanda.rohde@sund.ku.dk
+45 23 64 94 25