Det er ikke alle bakterier, der er dårlige bakterier. I mejeriindustrien bruger man mælkesyrebakterier blandt andet til at lave ost, og derfor er det vigtigt at beskytte dem mod angreb.
Under sit ph.d.-studium opdagede Jakob Haaber noget, der kan det: et protein, der kan hæmme produktionen af mælkesyrebakteriernes fjende: bakteriofager, eller blot fager, bakteriedræbende virus.
»Biologiske virus har en slående lighed med computervirus. Det er også bare et stykke kode, der kræver en tændt computer for at kunne sprede sig. I dette tilfælde er den tændte computer bare erstattet af en bakterie med et celleapparat og et stofskifte,« forklarer Jakob Haaber, der i dag er post doc ved DTU Systembiologi.
Analogien til computervirus er god til at illustrere, at en fag er en parasit, der kræver en værtsbakterie for at kunne multiplicere sig. I sig selv er en fag ikke mere levende end en sten. Den har ikke noget celleapparat, ikke noget stofskifte og kan ikke selv bevæge sig. Den venter blot på, at den tilfældigt støder ind i en bakterie, så den kan udfolde sit parasitpotentiale.
Små fjender
Fagerne forekommer altså at være ret uanseelige væsner. Fagernes klejne størrelse ændrer ikke på den opfattelse. En fags hoved er ca. 50 nanometer, hvilket vil sige, at der på en millimeter kan ligge 20.000 af slagsen på rad og række. Alligevel kan fagerne forvolde stor skade, og inden for få timer kan de slå en tæt bakteriekultur ihjel, hvis de først får fat.
Det ved man kun alt for godt i mejeriindustrien, hvor man anvender mælkesyrebakterier til fremstilling af bl.a. ost. Op til 10 procent af mejeriindustriens produktioner bliver angrebet af fager, som dræber mælkesyrebakterierne og derved standser produktionen. I sin ph.d.-afhandling har Jakob Haaber taget kampen op mod de fager, der angriber de gavnlige mælkesyrebakterier.
Når en fag angriber en bakterie, kan det ske ved det, der kaldes en lytisk infektion. Fagerne er udstyret med receptorer, som genkender bestemte strukturer på bakteriernes overflade, og når en fag støder på en bakterie, den passer sammen med, låser den sig fast på bakterien. Derefter sprøjter fagen virus-dna ind i bakterien og overtager på den måde bakteriens produktionsapparat, som den bruger til at producere nye fager.
Oprustning på resistens-mekanismer
Bakterierne kan forsvare sig mod fagangrebene ved at mutere, så de udvikler fagresistens. For at neutralisere denne effekt muterer fagerne, så resistensen ikke virker på dem. På den måde ligger fager og bakterier i et evigt våbenkapløb på mutationer.
De fagresistens-mekanismer, som bakterierne udvikler, angriber fagen på forskellige tidspunkter af den lytiske infektion. Den type resistensmekanisme, som Jakob Haaber har beskæftiget sig med, hedder abortiv infektion, forkortet Abi, og angriber fagen, efter den har sprøjtet sin dna ind i bakterien.
Abi-mekanismen kan ikke redde den inficerede bakterie, men den forhindrer, at nye bakterier inficeres, og derved bliver fag-angrebet standset. Jakob Haaber opdagede under sit ph.d.-studium et helt nyt protein, der netop er en Abi-resistensmekanisme. Dette protein virker ved at hæmme produktionen af fag-proteiner, som er nødvendige for at producere nye fager.
Proteinet, der beskytter mælkesyrebakterien Lactococcus lactis mod to af de tre absolut mest dominerende fag-arter i mejeriindustrien, er derfor interessant for mejeriindustrien og er ved at blive patenteret.
Potentiale for mejeriindustrien
Jakob Haaber fortæller om systemets potentiale for mejeriindustrien:
Biologiske virus har en slående lighed med computervirus. Det er også bare et stykke kode, der kræver en tændt computer for at kunne sprede sig. I dette tilfælde er den tændte computer bare erstattet af en bakterie med et celleapparat og et stofskifte
Post doc Jakob Haaber
»Det har en effektivitet på 10-4, som er en middelstor beskyttelse. Det betyder, at en ud af 10.000 fager, som systemet skulle virke mod, har en mutation som gør, at systemet alligevel ikke virker mod den. Man kan aldrig få et perfekt system, og derfor kombinerer man ofte flere systemer - normalt to eller tre - for at forbedre effektiviteten. På den måde opnår man en høj effektivitet på måske 10-10 eller højere - og så skal der statistisk set være rigtig mange fager i ostekarret, før der optræder en fag, som de kombinerede systemer ikke virker mod.«
En anden grund til, at det nyopdagede Abi-system har interesse for mejeriindustrien, er, at Jakob Haaber har vist, at Abi-genet kan overføres naturligt, dvs. uden brug af genmodificering, imellem to bakterier. Overførslen kan ske via konjugation, som vil sige, at to bakterier smelter sammen og overfører Abi-genet.
Det er så vidt vides første gang, at en fagresistens-mekanisme er blevet overført på denne måde.
Den naturlige overførsel er altafgørende for systemets anvendelighed i mejeriindustrien. Dels på grund af lovgivningen, der forbyder brugen af genmodificering, dels fordi forbrugerne efterspørger produkter fremstillet uden brug af genmodificering.
Spændende små bæster
I sit næste projekt, som Jakob Haaber netop nu er ved at søge finansiering til, planlægger han at beskæftige sig med fag-terapi. Dermed vil han rykke over på den modsatte side og i stedet for at kæmpe mod „de onde" fager, kæmpe for „de gode" fager, som kan bruges til at slå sygdomsfremkaldende bakterier ihjel.
Fagerne kan altså have mange funktioner, og det er blot endnu en grund til, at de er nogle „spændende små bæster," som Jakob Haaber kalder dem med et glimt i øjet.
Lavet i samarbejde med Danmarks Tekniske Universitet
