Spisser kunnskapen om genoverføring hos bakterier

For å ruste oss mot store helseutfordringer som resistens mot antibiotika og vaksiner, kan det bli avgjørende med bedre forståelse av genoverføring i bakterier. En ny, omfattende studie bringer kunnskapen om hvordan bakterier tar opp DNA og overfører gener, en vesentlig mekanisme bak spredning av antibiotikaresistens, til et helt nytt nivå.

Bilde av de tre forfatterne oppstilt.

F.v. medforfatter og prosjektleder Fernanda Petersen, førsteforfatter og postdoktor Rabia Khan og medforfatter Don Morrison, professor ved University of Chicago at Illinios. Foto: Per Gran, OD/UiO.

At bakterier tar opp gener fra omgivelsene, kan gi dem nye egenskaper som antibiotikaresistanse, eller at de kan unnslippe vaksiner. Forskere fra Institutt for oral biologi (IOB) og andre samarbeidsinstitusjoner har nå publisert en studie som har kartlagt settet med «kjernegener», de spesifikke genene som styrer organiseringen av Streptococcus-bakterienes DNA-opptak. Kunnskapen kan bane vei for nye metoder for å unngå uønskede genoverføringer, som de som tillater spredning av antibiotikaresistens.

Bakterier kan ta opp DNA fra døde bakterier i omgivelsene, som for eksempel gener for antibiotikaresistens (rød). Illustrasjon: Fernanda Petersen, OD/UiO.

Publisert i mSystems

Studien ble presentert i forrige ukes utgave av mSystems, The American Society for Microbiology sitt nye open access-tidsskrift. Hensikten har vært å kunne fastslå nøyaktig hvordan bakterier organiserer seg for å kunne ta opp nye gener. Mekanismen er i seg selv et kompleks kart av årsak-virkning-forbindelser. Forskerne har undersøkt arten Streptococcus mutans, en bakterie som er assosiert med karies.

Utbyttet av studien, som startet i 2010, har blant annet vært at forskerne har greid å redusere interesseområdet til mindre enn 30 spesifikke punkter i det kromosomet som S. mutans slår på når de gjør seg klar til genopptaket.

Urgener som har overlevd evolusjonen

Derfra skilte de videre ut tre nøkkel-regulatorer, som er avgjørende i mekanismen som organiserer genopptaket i bakterien. – Når vi så hadde denne informasjonen på plass, kunne vi bruke den som et nytt verktøy til å analysere tidligere studier av genrespons under opptak av gener i fem andre streptokokkarter. Her fant vi et sett med bare 27 gener som sannsynligvis har blitt bevart siden bakteriens opprinnelse gjennom evolusjonen, forklarer førsteforfatter Rabia Khan, postdoktor ved IOB ved Det odontologiske fakultet.

Streptokokker er en mangfoldig gruppe av arter som er utviklet fra et felles opphav for å tilpasse seg forskjellige verter og miljø. Mange av dem finnes i munnen og i svelget som en del av vår normalflora og kan beskytte oss mot infeksjoner. Andre kan igjen føre til alvorlig sykdom, som hjernehinnebetennelse og lungeinfeksjoner. – Vi fant også at størsteparten av de 27 kjernegenene har funksjoner som er koblet til DNA-opptaket. Det indikerer at de genene er en eldgammel respons som har blitt ivaretatt gjennom evolusjonen på grunn av verdien i å tilegne seg DNA fra en ekstern kilde, sier professor Fernanda Petersen, som har ledet studien.

Spørsmålet nå er hva funksjonen til resten av de 27 genene er. – Vi vet at genoverføring kan finne sted uten disse genene. Det peker i retning av at det er verdifulle sider ved DNA-opptaket som gjenstår å oppdage, forteller forfatterne.

Illustrasjon: Khan, Rukke, Høvik, Åmdal, Petersen, Chen og Morrison. Creative Commons CC BY license: http://msystems.asm.org/content/1/2/e00038-15.

Hele studien kan leses online: http://msystems.asm.org/content/1/2/e00038-15

Forfattere i artikkelen er Rabia Khan, Håkon Rukke, Hedda Høvik, Heidi Åmdal og Fernanda Petersen fra UiO, Tsute Chen fra Forsyth Institutt i Cambridge, Massachusetts, og Donald Morrison fra University of Chicago at Illinois.

Emneord: streptokokker, streptococci, streptococcus mutans, karies, antibiotikaresistens, vaksineresistens Av Hilde Zwaig Kolstad
Publisert 21. apr. 2016 13:50 - Sist endret 15. mai 2017 14:49