I gramnegativa bakterier, som inkluderar några av de mest förödande mänskliga patogenerna, har bara två mekanismer för export av polysackarider identifierats hittills. Nu har en forskargrupp från Max Planck under ledning av Lotte Søgaard-Andersen identifierat en helt ny tredje mekanism för hur polysackarider exporteras. Dessa fynd, publicerade i mBio , banar vägen mot en fullständig förståelse av de mekanismer som förmedlar skyddet, rörligheten och interaktionen mellan många bakteriella patogener.

Bakterier trivs inte bara på socker som kol- och energikälla – de producerar och utsöndrar också en mängd olika så kallade polysackarider. Polysackarider är strängar av sockerarter och är de vanligaste biopolymererna på jorden. De långa sockerkedjorna spelar avgörande roller i frilevande, kommensala och patogena bakterier. De är också avgörande för bakteriellt skydd och täcker cellerna mot miljöpåfrestningar som uttorkning, immuneffektorer och rovdjur. Dessutom bidrar deras adhesiva och strukturella funktioner till ytkolonisering och biofilmbildning. De är också viktiga för framgångsrik tillämpning av antibakteriella vacciner. Således har de nycklarna till att förstå och kontrollera både fördelaktiga och patogena interaktioner mellan människor, djur och växter och mikrober. Och sist men inte minst, polysackarider används i livsmedels-, läkemedels- och medicinindustrin.

Polysackaridexport är en stor utmaning eftersom molekylerna är kemiskt olika och mycket stora. Hos gramnegativa bakterier har hittills endast två mekanismer för export av polysackarider varit kända:ett OPX-protein från yttre membran (i de så kallade Wzx/Wzy- och ABC-transportörberoende vägarna), och ett β-fatprotein från yttre membran. (i de så kallade syntasberoende vägarna). Ändå finns det exempel på vägar som inte verkar följa dessa enkla scheman:I synnerhet i vissa Wzx/Wzy-vägar var yttermembranets β-fatproteiner kända för att vara viktiga för polysackaridexport, till exempel i Vibrio cholerae och Myxococcus xanthus , men den exakta mekanismen var oklart. Dessutom beskriver andra studier korta OPX-proteiner som saknar den del som integreras i det yttre membranet. Här är det oklart hur dessa proteiner skulle kunna stödja export av polysackarider.

En forskargrupp vid Max-Planck-Institute for Terrestrial Microbiology ledd av Lotte Søgaard-Andersen kunde kasta nytt ljus över dessa frågor. Med hjälp av experiment och beräkningsstrukturbiologi ger forskarna bevis för en helt ny mekanism för hur bakterier kan exportera polysackarider över det yttre membranet. Johannes Schwabe, en doktorand och huvudförfattare till studien, och Dr. María Pérez-Burgos säger, "Vi började med att titta närmare på den Wzx/Wzy-beroende vägen för syntesen av en utsöndrad polysackarid som kallas EPS i M. xanthus."

Enligt nuvarande kunskap skulle EPS utsöndras över det yttre membranet av ett OPX-protein som är integrerat i membranet. Emellertid fann gruppen att ett yttre membran-β-fatprotein vid namn EpsX också är viktigt för EPS-export. "Sedan upptäckte vi överraskande nog ett motsvarande periplasmatiskt kort OPX-protein EpsY som helt saknar delen som spänner över det yttre membranet. Tillsammans med Dr. Timo Glatter fann vi också att EpsX och EpsY interagerar direkt."

Baserat på deras observationer och beräkningsstrukturbiologi, föreslår forskarna att EpsX och EpsY representerar en ny typ av translokon för polysackaridexport över det yttre membranet, där ett β-fatprotein fungerar explicit som den yttre membranomspännande delen i ett tvådelat komplex med ett helt periplasmatiskt OPX-protein.

Enligt Lotte Søgaard-Andersen kan denna detaljerade kunskap öppna upp för nya sätt att kontrollera patogena bakterier. Hon förklarar, "Marco Herfurth, en doktorand i min forskargrupp, fann med hjälp av beräkningsgenomik att liknande sammansatta system är utbredda i gramnegativa bakterier.

"Till exempel förklarar detta nya system hur V. cholerae utsöndrar sin VPS-polysackarid, som är viktig för biofilmbildning och virulens. Således har våra fynd inte bara betydande implikationer för vår förståelse av polysackaridexport i M. xanthus utan också djupgående implikationer för vår förståelse av polysackaridexport i allmänhet i gramnegativa bakterier." + Utforska vidare

För att bryta igenom bakteriers skyddande sköld, rikta in sköldskaparen