Upptäckt av bakteriers försvar mot virus blir ny pusselbit mot resistens

Biträdande universitetslektor vid Institutionen för medicinsk kemi och biofysik och vid Wallenberg centrum för molekylär medicinBildMattias Pettersson

– En möjlighet att bekämpa antibiotikaresistens kan vara att man använder virus för att slå ihjäl bakterier, men vilka system bakterier använder för att försvara sig mot virus har varit okänt. Att förstå det systemet öppnar upp för forskning om hur vi kan bryta ner försvaret så att allvarliga infektionssjukdomar kan behandlas också i framtiden, säger Ignacio Mir-Sanchis, Institutionen för medicinsk kemi och biofysik vid Umeå universitet och studiens huvudförfattare.

använda virus för att slå ihjäl bakterier

Umeåforskarna har studerat bakterien Staphylococcus aureus, ”gula stafylokocker”, som är en vanlig men potentiellt dödlig bakterie vid bland annat septisk chock och lunginflammation. En undergrupp av dessa bakterier har blivit multiresistent mot behandling med antibiotika och utgör därmed en stor fara för folkhälsan. I vissa länder är nu som mycket som en fjärdedel av de gula stafylokockerna multiresistenta, i Sverige ännu bara en procent.

Evolutionär kapprustning

Bakterierna är dock själva sårbara för infektioner av en typ av virus som kallas bakteriofager, eller bara fager. Genom hela evolutionen har bakterier och fager genomgått en kapprustning där fager infekterar bakterier som i sin tur utvecklar mekanismer för att stå emot attackerna. Mycket av det försvaret finns kodat i den del av bakteriernas arvsmassa som enkelt kan överföras mellan bakterier, det så kallade mobilomet. En sådan överföring kan innebära att annars harmlösa bakterier kan förvandlas till dödliga. Detta eftersom mobilomet ofta bär gener som är ansvariga för produktion av toxiner, det vill säga giftiga ämnen, och för resistens mot antibiotika.

Forskargruppen har med hjälp av Umeå universitets kryoelektronmikroskop kunnat identifiera en specifik uppsättning gener i Staphylococcus aureus mobilom som ger immunitet mot infektion med fager. Dessa gener stör fagernas förmåga att spridas och föröka sig. Det sker genom att ett nyckelprotein som genen uttrycker bildar en struktur kring ett viktigt protein i fagens arvsmassa och därigenom blockerar fagets förmåga att kopiera sitt DNA. Det blockerar fagens förmåga att infektera fler bakterier.

Möjlig dörröppnare

– Upptäckten av den här processen kan bli en dörröppnare för att förstå flera aspekter av hur bakterier orsakar sjukdomar. Vi förstår nu bättre hur resistenta bakterier försvarar sig mot virus. Eftersom dessa uppsättningar av gener också kodar för toxiner och antibiotikaresistensgener, kan det visa sig att detta är en viktig pusselbit i kampen mot antibiotikaresistens, säger Ignacio Mir-Sanchis.

Studien publiceras i den vetenskapliga tidskriften Nature Communications.