Sockerupptagningsmekanism i bakterier kartlagd

Varje cell i kroppen avgränsas mot omgivningen av ett cellmembran. Runt cellmembranet finns ett skyddande skikt av olika sockermolekyler som är sammanlänkade i långa kedjor (glykaner). Dessa strukturer är viktiga i allt samspel celler emellan.

Längst ut på glykanerna finns en sockermolekyl som heter sialinsyra. Den är särskilt viktig för kroppens immunförsvar eftersom sialinsyran ger varje cell ett unikt fingeravtryck som gör att immunförsvaret kan urskilja främmande sjukdomsalstrande (patogena) celler från kroppsegna celler.

Kan påverka immunförsvaret

Bakterier lever i mycket omväxlande och ofta föränderliga miljöer där bristen på näringsämnen kan vara stor. För att överleva har de utvecklat effektiva transportsystem för att kunna samla in näringsämnen från omgivningen.

Ett av de näringsämnen som patogena bakterier samlar in är just sialinsyra. Med hjälp av enzym klipper bakterierna av sialinsyror från de omgivande cellerna. Sialinsyran transporteras sedan in i bakterien via specifika transportörer.

Väl inne i bakterien kan sialinsyran sedan brytas ner och omvandlas till energi. Men vissa bakterier använder inte de upptagna sialinsyrorna enbart för näring utan införlivar sockret som det yttersta sockret på bakteriens glykaner.

– Det fungerar som en ”osynlighetsmantel” som lurar immunförsvaret, säger Rosmarie Friemann, forskare vid Göteborgs universitet och huvudförfattare bakom artikeln till studien.

Sialinsyran ger den patogena bakterien möjlighet att invadera men ändå ”dölja sig” och på så sätt motverkas människans immunförsvar.

Kartlagt på atomnivå

Genom att analysera atomernas positioner med röntgenkristallografi har forskarna kunnat bygga en tredimensionell modell av sialinsyratransportören, och därmed fått insyn i hur transportvägen över bakteriers cellmembran ser ut.

– Vi har även funktionellt karakteriserat sialinsyratransportören med biofysikaliska metoder och datorsimuleringar. Från strukturen kan vi i detalj se hur sialinsyran binder in till transportören. Den kunskapen är viktig för att kunna designa hämmare som blockerar transporten av sialinsyra.

– Att förstå de grundläggande processerna i transporten är ett viktigt steg för grundforskningen och långsiktigt kan resultaten av studien vara en viktig pusselbit i jakten att utveckla nya antibiotika, säger Rosmarie Friemann.

Den nya studien är publicerad i den vetenskapliga tidskriften Nature Communications.

Om studien
Studien är utförd vid Centrum för antibiotikaresistensforskning (CARe) och Institutionen för kemi och molekylärbiologi vid Göteborgs universitet. Forskningen har skett inom ett stort internationellt samarbete mellan universitet i Indien, USA, Nya Zeeland, Italien, Storbritannien och Sverige. Transportören som studerats är sialinsyratransportören SiaT.

Artikelns titel: Substrate-bound outward-open structure of a Na+-coupled sialic acid symporter reveals a new Na+ site.
Länk till artikel>>

Kontakt:
Rosmarie Friemann, forskare vid institutionen för kemi och molekylärbiologi, Göteborgs universitet, rosmarie.friemann@gu.se Mobil: 073-70 72 437

Figurtext: Sialinsyratransportören SiaT från bakterien Proteus mirabilis.

Foto: Rosmarie Friemann