Molekylærbiolog Sunniva Katharina Thode har skrevet doktorgradsavhandling om hvordan noen bakterier angriper mennesker og dyr. Noen av disse bakteriene kan fremkalle alvorlig sykdom. ( Foto: Vibeke Os)
Livsfarlig bakterie stjeler jern fra offeret sitt
Bakterier trenger jern for å overleve. Og bakterier som gjør oss syke, er de flinkeste jerntyvene.
– 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? spør molekylærbiolog Sunniva Katharina Thode på UiT Norges arktiske universitet.
Hun har forsket på en angrepsmekanisme hos noen av de skumleste bakteriene vi kjenner. Det er bakteriers evne til å knabbe jern fra en uskyldig vert som kjennetegner verstingene.
Når Vibrio vulnificus angriper mennesker og tar livet av halvparten av de som smittes, er angrepsmekanismen nettopp dens evne til å knabbe jern.
Må ha det i passe doser
I mennesker og dyr er det streng kontroll av det frie jernnivået i cellene. Vi er avhengige av det, men samtidig er det giftig for oss i for store konsentrasjoner.
Men det er ikke bare for å passe på jernbalansen at dette er strengt regulert. Ledig jern er en gavepakke til invaderende bakterier som trenger jern for å formere seg og etablere seg i en vert.
Ifølge Thode responderer immunforsvaret vårt på en infeksjon med å holde bedre fast på jernet. Det passer på at det ikke «ligger og slenger» ledige jernatomer i organismen.
Folk og fisk kan bli alvorlig syke
Bakterier av typen Vibrionaceae kan forårsake en rekke sykdommer både hos mennesker og fisk.
De mest kjente sykdommene er kolera hos menneske (bakterien Vibrio cholerae) og den dødelige sykdommen vibriose hos laks (Vibrio anguillarum).
Vibrio vulnificus forårsaker en sjelden og virkelig skummel infeksjon der halvparten av de smittede dør i løpet av kort tid. Bakterien 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 blir infisert.
Skrur seg av og på etter jernbehov
– 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 Thode.
Bakteriene bruker en startknapp som heter Fur, det står for Ferric Uptake Regulator. 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. 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. De blir åpnet og lukket i samspill med flere typer molekyler og proteiner.
Hun fant 296 gener som blir regulert av Fur. 32 av dem var gener som ble uttrykt som en rask respons på lave jernnivå.
Annonse
Thode har satt opp et genetisk slektstre for Vibrionaceae-familien. Slektskapet viser fordelingen av gener som er 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 en lang rekke med slike verktøy. (Foto: Sunniva Thode)
Jern gir bedre angrep
Denne egenskapen til å få tak i jern er felles for veldig mange bakterier i Vibrio-familien. Bare et fåtall av bakterier i denne familien fremkaller sykdom, men det er særlig hos disse at Thode ser at denne egenskapen er godt bevart.
For sykdomsfremkallende bakterier er det tydeligvis en fordel å ha mange ben å stå på. Jo flere systemer for å sikre seg jern, jo bedre angrepsevne har bakterien.
– 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 skadelige 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 som henger sammen med jernopptak.
– Det viste seg at dette var mer utbredt enn vi hadde trodd. Vi spekulerer også på om vi med å hindre denne funksjonen hos de sykdomsfremkallende bakteriene også kan stoppe infeksjoner, men det er et helt annet studie, sier Thode.
Referanser:
Sunniva Katharina Thode: Iron dependent gene regulations and siderophore systems in Vibronaceae. Transcriptomics, comparative genomics and phylogenetics. Phd-avhandling, UiT. Mars 2017
