Immunceller som kallas "mördarceller" riktar sig mot bakterier som invaderar kroppens celler, men hur gör de detta så effektivt? Bakterier kan snabbt utveckla resistens mot antibiotika, men det verkar som om de inte så lätt har kunnat undvika mördarceller. Detta har fått forskare att bli intresserade av att ta reda på den exakta mekanismen som mördarceller använder för att förstöra bakteriella inkräktare.

Även om ett sätt att mördarceller kan utlösa bakteriedöd är genom att orsaka oxidativ skada, det har ännu inte alls förstått hur mördarceller förstör bakterier i miljöer utan syre.

Nu, för första gången, forskare har fångat mördarceller på hårda håll i samband med mikrobiellt mord, observera dem när de systematiskt dödade tre stammar av mikrober:E. coli och bakterierna som är ansvariga för att orsaka Listeria -infektion och tuberkulos. Processen orsakar bakteriell celldöd oavsett om miljön innehåller syre eller inte.

Deras fynd, publicerad i Cell , avslöja att mördarceller agerar metodiskt, skjuta dödliga enzymer i bakterier för att "programmera" en fullständig intern nedbrytning och celldöd.

Forskarna, från Boston Children's Hospital, Wistar Institute och University of Michigan (U-M), använde en lika systematisk metod för att göra upptäckten.

"Vi tog tre bakterier som är väldigt olika - och för att se vilka proteiner som förstördes av mördarceller - mätte vi deras proteinnivåer innan, under och efter att de attackerades, "säger Judy Lieberman, MD, Doktorsexamen, från Boston Children's Program in Cellular and Molecular Medicine (PCMM), som är författare till studien.

Proteiner är livsviktiga eftersom de styr användningen av näringsämnen och produktion av cellulära maskiner som bakterier behöver för att överleva.

"Varje bakteriestam har cirka 3, 000 proteiner och vi såg att-i alla tre bakteriearterna-cirka fem till tio procent av dessa proteiner skars ned av mördarcellernas dödsinducerande enzym, kallas granzyme B, "Säger Lieberman." Om du gjorde en lista över de proteiner som bakterier absolut behövde för att överleva, det skulle vara en liten lista - intressant, detta verkar vara identiskt med granzyme B:s hitlista. "

Dödligare än antibiotika

För att leverera det dödliga slaget av granzyme B, mördarceller söker efter ytmarkörer på kroppens cellytor som kan tyda på att en bakteriell inkräktare har tagit sig upp i cellen. Döda celler låser sig sedan på den infekterade cellen och använder ett enzym för att skapa en liten por i cellens yta, genom vilka de injicerar granzyme B. När granzyme B kommer in i cellen, det passerar in i den invaderande bakterien och förstör i huvudsak kritiska proteiner för cellöverlevnad såväl som dess ribosomer, bitarna av bakteriens cellulära maskiner som faktiskt tillverkar proteiner.

"Bakteriernas ribosomer faller isär och slutar fungera, "säger Lieberman, också professor i barnläkare vid Harvard Medical School.

Det är som om bakteriens inre livsfabrik inte bara förlorar ritningarna för de delar som de behöver göra, men drabbas också av ett katastrofalt mekaniskt fel på dess löpande band.

"Genom att upptäcka de bakterieproteiner som mördarceller tar ut, 'vi har identifierat potentiella terapeutiska mål som kan bana väg för en ny klass av antimikrobiella läkemedel, "Föreslår Lieberman.

"Vi har en enorm kris med antibiotikaresistens just nu eftersom de flesta läkemedel som behandlar sjukdomar som tuberkulos eller listeria, eller patogener som E. coli, inte är effektiva, "sa Sriram Chandrasekaran, Doktorsexamen, medförfattare till studien från UM, i ett pressmeddelande. "Så, det finns ett stort behov av att ta reda på hur immunsystemet fungerar. Vi hoppas kunna utforma ett läkemedel som går efter bakterier på ett liknande sätt. "

Viktigt, oavsett hur många gånger forskarna utsatte bakterierna för granzym B, bakterierna utvecklade inte resistens mot dess dödliga attack. Det är möjligt att det enda sättet bakterier kan överleva på är att kamouflera sig så att mördarceller inte kan "se" dem och skjuta in granzyme B i dem.

Lieberman söker nu efter de specifika mekanismer genom vilka bakterier kan undvika mördarceller. Hon undersöker också hur liknande "dödsvägar" påverkar svampar och parasiter, som de som orsakar malaria.