Framsteg kan leda till nya behandlingsstrategier för dessa infektioner, som kan vara dödliga hos personer med nedsatt immunförsvar, sa forskare. Studien utfördes av forskare i labbet av Michael Manson, professor i molekylär biovetenskap vid College of Natural Sciences.
Studieresultaten publicerades i den vetenskapliga tidskriften Nature Microbiology.
Forskarna studerade utvecklingen av bakterier när de började undersöka en algförfader till Legionella och Coxiella. De insåg att denna uråldriga organism fortfarande existerar inom vissa arter av amöbor, vilket gjorde att de kunde titta närmare på hur den interagerar med sin värd.
"Denna upptäckt gjorde det möjligt för oss att se mekanismen för patogenes i realtid, med detaljer på atomnivå," sa Manson.
Medförfattare Amy Edwards, biträdande professor i molekylär biovetenskap, sa att forskningen kan ha djupgående konsekvenser för området mikrobiologi och för utformningen av läkemedel som används för att rikta in sig på dessa infektioner.
"Det förändrar hur vi ser på dessa organismer," sa Edwards. "Det belyser grundläggande biologi som ligger till grund för överlevnaden av viktiga mänskliga patogener."
Legionella och Coxiella är de vanligaste orsakerna till vattenburen bakteriell lunginflammation i USA, vilket orsakar livshotande infektioner som kräver antibiotikabehandling. Legionella är också den vanligaste orsaken till sjukhusförvärvad bakteriell lunginflammation.
För att orsaka sjukdom måste Legionella och Coxiella komma in i mänskliga celler och replikera i dessa celler. De gör detta med hjälp av ett specialiserat "typ IV-sekretionssystem", en molekylär maskin som tillåter dem att injicera proteiner i sina värdceller. Detta system används också av andra patogener, inklusive klamydia och patogena E. coli.
Med hjälp av röntgenkristallografi och elektronmikroskopi bestämde forskarna den exakta molekylära strukturen i sekretionssystemet från algens förfader, vilket gjorde det möjligt för dem att lokalisera dess molekylära mål.
Resultaten pekar på en möjlig terapeutisk strategi för att behandla infektioner orsakade av Legionella och Coxiella:utveckling av läkemedel som hämmar sekretionssystemet och förhindrar bakterierna från att komma in i mänskliga celler.
"Små molekylhämmare som riktar sig mot detta sekretionssystem kan ge nya terapier för att behandla eller förhindra förödande bakterieinfektioner," sa Manson.
Forskarna undersöker för närvarande potentiella läkemedelskandidater och hoppas kunna ta med nya behandlingsstrategier till kliniken i framtiden.
