Velkommen til Fakultet for naturvitenskap og teknologi
Få utskriftsvennlig versjon ved å trykke på denne

Livsfarlig bakterie stjeler jern fra offeret sitt

Molekylærbiolog Sunniva Katharina Thode har forsket på en av angrepsmekanismene til noen av de skumleste bakteriene vi kjenner, og forklarer at bakteriers evne til å knabbe jern fra en uskyldig vert kjennetegner noen av verstingene.


Vibeke Os 16.05.2017 13:10   (Sist oppdatert: 16.05.2017 13:25)

Molekylærbiolog Sunniva Katharina Thode har skrevet en doktorgradsavhandling om en litt spesiell angrepsmekanisme som noen bakterier i familien Vibrio bruker. Noen av disse kan fremkalle alvorlig sykdom hos både mennesker og fisk. Foto: Vibeke Os

-Vi mennesker trenger jern for å overleve, det er en viktig bestanddel i våre røde blodceller, men visste du at også bakterier er helt avhengig av dette metallet?

Når Vibrio vulnificus angriper mennesker og tar livet av halvparten av de som smittes, er dens evne til å knabbe jern en viktig del av angrepsmekanismen.

Vibrio vulnificus kan forårsake en alvorlig og livstruende sykdom. Sykdomsforløpet starter enten med en sårinfeksjon som kan utvikles til blodforgiftning (sepsis), eller sykdommen kan starte som en blodforgiftning (primær sepsis). NHI.no
Streng regulering
I mennesker og dyr er det streng kontroll av det frie jernnivået i cellene, vi er avhengige av det, men samtidig vil det bli toksisk i for store konsentrasjoner.

Men det er ikke bare for å passe på organismens egen jernbalanse at dette er strengt regulert, ledig jern er en gavepakke til invaderende bakterier som trenger jern for å kunne formere og etablere seg i en vert. Ifølge Thode responderer immunforsvaret vårt på en infeksjon med å holde bedre fast på jernet og passe på at det ikke «ligger og slenger» ledige jernatomer i organismen.

Utløser alvorlig sykdom hos mennesker og fisk
Bakterier av typen Vibrionaceae kan forårsake en rekke sykdommer både hos mennesker og fisk, de mest kjente sykdommene er kolera hos menneske (Vibrio cholerae)  og vibriose hos laks (Vibrio anguillarum) , mens Vibrio vulnificus forårsaker en sjelden og virkelig skummel infeksjon der halvparten av de smittede dør i løpet av kort tid. Den finnes heldigvis bare i sjøvann varmere enn 20 grader og er ikke en trussel for oss i nord. Felles for disse bakteriene er at de har utviklet sofistikerte metoder for å stjele jern fra den uheldige som infiseres.

Infeksjon med Vibrio vulnificus (Norsk helseinformatikk)

Fur (Ferric Uptake Regulator) er en nøkkel til regulering av jern. Når det er mye jern tilgjengelig (røde kuler) stenges maskineriet av, mens når det er lite ledig jern, produseres de spesialiserte molekylene som kan stjele jern fra verten. Foto: Sunniva Thode
Genuttrykket reguleres av jern
-Det viser seg at noen Vibrio arter er i stand til å produsere hele maskineriet som trengs til opptak av jern ved å slå på de riktige genene til riktig tid, forklarer hun.

En av de viktigste startknappene heter Fur (Ferric Uptake Regulator) og Thode har forsket på hvordan Fur regulerer jernkonsentrasjon i cellene med å skru av og på bestemte gener.

-Når det er mye jern tilgjengelig stenges maskineriet av, mens når det er lite ledig jern, produserer de spesialiserte molekyler og proteiner som kan stjele jern fra verten, forklarer hun.

Hun forklarer at opptak av jern foregår gjennom bestemte kanaler i bakterienes cellevegg som åpnes og lukkes etter et samspill av reaksjoner mellom flere typer molekyler og proteiner. Hun fant 296 gener som reguleres av Fur og 32 av dem var gener som ble uttrykt som en rask respons på lave jernnivå. Aller raskest respondere «siderophore» systemet.

Denne egenskapen til å få tak i jern har vist seg å være felles for veldig mange bakterier i Vibrio familien. Bare et fåtall av bakterier i denne familien fremkaller sykdom, men det er særlig her at Thode ser at denne egenskapen er godt bevart. For sykdomsfremkallende bakterier er det tydeligvis en fordel å ha mange ben å stå på, og jo flere systemer for å sikre seg jern, jo bedre angrepsevne synes bakterien å ha.

Thode har satt opp et genetisk slektstre for Vibrionaceae familien. Slektskapet viser fordelingen av gener involvert i jernopptak. Rekken av stjerner og rundinger bak navnet indikerer hvor mange systemer og mottakere for jern bakterien har. De mest potente bakteriene har helt typisk ervervet en lang rekke med slike verktøy. Foto: Sunniva Thode

-Jeg har brukt mye tid på å se på hvordan disse verktøyene for opptak av jern er fordelt i denne bakteriefamilien og hvordan de har utviklet seg gjennom evolusjonen. Vi har med dette fått en bedre oversikt over hvilke skadelig bakterier som har de spesielle evnene til supereffektivt jernopptak.

Det har tidligere vært sporadisk forskning på systemer for jernopptak, men Thode sin forskning har ført til en bedre oversikt over utbredelsen av gener relatert til jernopptak.

-Det viste seg at dette var mer utbredt enn vi hadde trodd og vi spekulerer på om vi med å hindre denne funksjonen hos de sykdomsfremkallende bakteriene også kan stoppe infeksjoner, men det er et helt annet studie, smiler Thode.

Sunniva Katharina Thode forsvarte sin avhandling 15. mars 2017. Tittel på oppgaven hennes var: “Iron dependent gene regulations and siderophore systems in Vibronaceae. Transcriptomics, comparative genomics and phylogenetics.”

Projektet hennes var finansiert av den nasjonale forskerskolen i strukturbiologi – BioStruct og hun ble veiledet av Peik Haugen, Hilde Hansen og Nils Peder Willassen, alle ved Institutt for kjemi, UiT-Norges arktiske universitet.

Les mer:

The immediate global responses of Aliivibrio salmonicida to iron limitations

 

Skip to main content