Forskere aflurer farlige proteiners hemmelighed
Ny opdagelse fra danske bakterie-forskere forklarer farlige proteiners sygdomsfremkaldende virkning og baner vej for nyttig brug af de såkaldte amyloider.

Elektronmikroskopisk billede af amyloid (pil) i Pseudomonas fluoescens. (Foto: professor Gunna Christensen, Institut for Medicinsk Mikrobiologi, Aarhus Universitet)

Elektronmikroskopisk billede af amyloid (pil) i Pseudomonas fluoescens. (Foto: professor Gunna Christensen, Institut for Medicinsk Mikrobiologi, Aarhus Universitet)

Forskere ved Aarhus Universitet og Aalborg Universitet har opdaget en ny gruppe proteiner i bakteriegruppen Pseudomonas, der danner små trådlignende strukturer - såkaldte fibriller - på bakteriens overflade.

Opdagelsen giver øget indsigt i, hvordan naturen på kontrolleret vis fremstiller disse ellers farlige amyloid-proteiner.

De nye forskningsresultater er netop offentliggjort i tidsskriftet Molecular Microbiology, og kan måske hjælpe til at forstå, hvordan man kan bekæmpe skadeligt amyloid.

Opdagelsen kan få betydning ved sygdomme som Parkinsons og Alzheimers, hvor hjernen langsomt dør, fordi nervecellerne danner proteiner, som langsomt begynder at klumpe sig sammen og ophobes.

Obduktioner viser, at de ramte patienters hjerner er fulde af aflejringer, som af historiske grunde kaldes amyloid, fordi man oprindelig syntes, at de mindede om stivelse (amylose).

Der er adskillige andre sygdomme, hvor amyloid også optræder, og i alle tilfælde er der tale om 'fejlprogrammeret' protein, som afviger fra sin normale struktur og så at sige forvilder sig ind i en forkert og farlig del af 'strukturverdenen'.

Bakteriegruppen pseudomonas, hvor de to forskningsgruper nu har opdaget en helt ny gruppe af amyloid-dannende stoffer, er ikke en hvilken som helst bakteriegruppe.

Et af de fremmeste medlemmer er pseudomonas aeruginosa, en sygdomsfremkaldende bakterie, som blandt andet angriber lungevævet hos patienter, der lider af cystisk fibrose.

»Opdagelsen af pseudomonas amyloidet kan hjælpe os videre på mange måder. Vi har allerede vist, at det spiller en rolle i bakteriers evne til at kolonisere overflader. Måske har det også betydning for pseudomonas' evne til at invadere lungevæv,« siger professor Daniel Otzen fra Molekylærbiologisk Institut og det tværvidenskabelige iNANO center ved Aarhus Universitet.

»I sidste ende kan det måske hjælpe os til at finde ud af, hvordan vi bedst sætter en kæp i hjulet på processen. Det er i hvert fald en værdifuld modvægt til det arbejde, som min gruppe sammen med andre udfører for at udvikle stoffer, der kan modvirke protein-sammenklumpning ved Parkinsons sygdom, fortæller professor Daniel Otzen.

Organisation af Pseudomonas amyloid operonet fap. Amyloidet dannes af det gule FapC protein, som består af 3 gentagne sekvenser (R1-R3) adskilt af to linker regioner L1 og L2.

LÆS OGSÅ: Parkinson skal behandles med genterapi

Stærke materialer

De danske forskere har tidligere dokumenteret, at amyloid er vidt udbredt i bakterieverdenen, og at op mod halvdelen af alle arter i visse miljøer kan producere disse stoffer.

Forskerne har identificeret og isoleret proteinet og dets gen, som efterfølgende er blevet grundigt kortlagt.

På den måde kunne de vise, at genet ligger i en gruppe sammen med fem andre gener, der kontrollerer hvordan proteinet transporteres ud af cellen og danner amyloid (se figur).

Man kender et lidt tilsvarende system fra de meget omtalte colibakterier, hvis forekomst blandt andet benyttes som tegn på vandforureninger.

Hidtil har der været en tendens til at betragte amyloid som farligt og uønsket affald, men den nyeste forskning viser, at virkeligheden er mere nuanceret.

I dag kender vi et stigende antal eksempler på funktionel amyloid, som fremstilles målrettet af levende organismer for at løse bestemte formål.

Ved at få mere at vide om, hvordan de enkelte proteiner hjælper med at danne amyloid, kan vi få større forståelse for, hvordan naturen regulerer amyloid-dannelse

professor Daniel Otzen

Menneskelige hudceller producerer amyloid til at binde melanin og beskytte mod solens ultraviolette stråler, insekter ophober det i deres pupper for at styrke væggene, og bakterier laver lange fibre, der kan hjælpe dem med at binde til overflader eller invadere menneskelige værtsceller.

Derfor forudser professor Per Halkjær Nielsen på Aalborg Universitet også, at den nye viden vil afføde forskningsprojekter med et helt andet sigte end sygdomsbekæmpelse.

»Tilstedeværelsen af amyloider hos coli- og pseudomonas-bakterier er kun toppen af isbjerget,« vurderer han.

»Det er meget interessant, at amyloider er så udbredte hos de fleste bakterier i naturen, og sandsynligvis har amyloiderne en række forskellige funktioner for bakterierne udover fibrildannelse og fasthæftning. Vi ser for eksempel tegn på, at amyloiderne kan danne et beskyttende lag omkring cellen hos nogle arter, som gør bakterierne i stand til at overleve meget barske forhold,« fortæller Per Halkjær Nielsen.

Mens bakteriernes modstandsdygtighed kan være et problem ved sygdomme, kan det forhåbentlig vendes til en fordel på andre områder.

»Der ligger en række spændende projekter forude, hvor vi får analyseret sammensætning og funktion af de forskellige amyloider fra en række relevante bakteriearter for at forstå, hvordan bakterierne udnytter dem. Og måske kan vi selv udnytte dem inden for nanoteknologien til for eksempel at lave ultrastærke materialer,« spår Aalborg-professoren.

Om projektet, bogen, undersøgelsen 

  • Forskningen er støttet af Villum Kann Rasmussen Fonden (forskningsnetværket BioNET), Lundbeckfonden og Danmarks Grundforskningsfond (forskningscentret inSPIN)

 

... Eller følg os på Facebook, Twitter eller Instagram.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.