Under ledning av forskare vid Sorbonne Université ger studien publicerad i tidskriften Nature Microbiology ett nytt perspektiv på hur bakterier känner av sin miljö och kan vägleda utvecklingen av behandlingar för bakterieinfektioner, inklusive antibiotikaresistenta infektioner.
Bakterier exponeras ständigt för ett stort antal molekyler i sin miljö, och många använder specialiserade proteiner som kallas "sensordomäner" för att upptäcka och svara på dessa molekyler. Dessa proteiner kan fungera som strömbrytare som slår på eller av specifika gener i bakteriecellen som svar på den avkända molekylen, och kontrollerar allt från metabolism till virulens.
Trots deras kritiska betydelse var de exakta molekylerna som upptäckts av många sensordomäner okända. För att komma till rätta med detta utvecklade forskarna en ny metod kallad SEnSoR, som går ut på att modifiera sensordomänen så att den binder till en syntetisk molekyl istället för dess naturliga ligand. Denna syntetiska molekyl kan sedan användas för att "fiska ut" sensordomänen från en blandning av proteiner och identifiera dess bindningspartner.
Teamet använde SEnSoR för att identifiera bindningspartnerna för flera sensordomäner från den opportunistiska mänskliga patogenen Pseudomonas aeruginosa, som är ansvarig för en mängd olika infektioner, inklusive lunginflammation och sepsis. De fann att dessa sensordomäner upptäcker en mångfald av molekyler, inklusive sockerarter, aminosyror och lipider, och att dessa molekyler är nödvändiga för P. aeruginosas överlevnad i olika miljöer, såsom mänskliga luftvägar.
"Vi tror att den här metoden kan tillämpas på andra bakterier förutom Pseudomonas aeruginosa, och potentiellt avslöjar de molekylära målen för ett brett spektrum av sensordomäner och ger nya insikter om hur bakterier interagerar med sin miljö", säger studiens huvudförfattare Dr William Vizcarra. Ortega.
"Denna information kan utnyttjas för antimikrobiell läkemedelsdesign och utveckling av nya antibiotika som riktar sig mot sensordomäner och stör bakteriella signalvägar."
Forskarna tror att metoden också skulle kunna hjälpa till att identifiera nya sätt att förebygga och behandla bakterieinfektioner. Till exempel, genom att identifiera de molekyler som är väsentliga för bakteriell överlevnad i vissa miljöer, kan det vara möjligt att utveckla strategier för att blockera deras upptäckt eller störa deras funktion och därigenom hämma tillväxten av bakterierna.
Framöver siktar forskarna på att ytterligare utforska de potentiella tillämpningarna av deras metod och undersöka sensordomänernas roll i antibiotikaresistens. De planerar också att använda metoden för att studera andra typer av bakterier och identifiera nya läkemedelsmål för behandling av bakterieinfektioner.
