Koppar har länge varit känt för sin förmåga att döda bakterier och andra mikrober.

Men i en intressant twist, Det har forskare vid Washington University School of Medicine i St Louis visat Escherichia coli ( E coli ) bakterier – de som ligger till grund för svårbehandlade urinvägsinfektioner (UVI) – kapar spår av koppar i kroppen och använder det som näringsämne för att stimulera tillväxten. Fyndet tyder på att blockering av detta system kan svälta ut E. coli-infektioner, öppna dörren för behandling av urinvägsinfektioner med läkemedel som fungerar annorlunda än traditionella antibiotika.

Studien publiceras 24 juli i Naturens kemiska biologi .

Koppar är ett viktigt mineral som finns i skaldjur, fullkorn, nötter, bönor och andra livsmedel. Det kan döda patogener i höga koncentrationer. Men det var oklart hur E. coli hanterar kopparjoner som finns i urin, ett extremt komplext medium som innehåller många spårmetaller och andra föreningar.

I tidigare arbete med att studera stammar av E. coli som är kända för att orsaka svårbehandlade urinvägsinfektioner, forskarna visade att en molekyl som heter yersiniabactin som utsöndras av bakterierna binder koppar, förhindrar att det ackumuleras till antibakteriella nivåer. Men vad det gör med denna bundna koppar har varit okänt.

"Yersiniabactin är vanligare i invasiva bakterier, inklusive E. coli, som orsakar de mer problematiska återkommande och antibiotikaresistenta urinvägsinfektionerna, " sa seniorförfattaren Jeffrey P. Henderson, MD, PhD, en docent i medicin. "En av anledningarna till att vi behandlar UVI är av oro för att bakterierna kommer att invadera andra områden och gå från att vara en olägenhet till en mycket allvarligare infektion. Eftersom yersiniabactin verkar vara förknippat med mer virulenta bakterier, vi ville förstå vad den gör och varför den finns där."

Även om bakterier är kända för att föra in järn - ett annat viktigt mineral - in i cellen, forskarna noterade det E coli har länge ansetts sakna en metod att importera koppar. Verkligen, forskare har antagit att yersiniabactin endast importerar järn.

I den nya studien, forskarna visade att yersiniabactin importerar kopparjoner till cellen, där dessa laddade partiklar hjälper till att utlösa de många biokemiska reaktioner som bakterier behöver för att växa och fortplanta sig. Forskarna visade vidare att en gång befriad från sin minerallast, yersiniabactin går tillbaka utanför cellen för att torka upp mer koppar. Forskarna kallade denna strategi "näringspassivering." Inom metallurgi, passivering avser behandling eller beläggning av metall för att göra den mindre reaktiv.

Forskarna har också visat att yersiniabactin kan binda till en mängd olika metaller utöver koppar och järn, inklusive nickel, kobolt och krom.

"Den traditionella idén att yersiniabactin är en järnimportör är en alldeles för förenklad syn på denna molekyl, sa Henderson, som behandlar patienter med UVI. "Bakterier som utsöndrar yersiniabactin kan binda till alla typer av metaller. På infektionsplatsen, den här molekylen verkar gripa tag i metaller runt omkring den, förhindra att dessa metaller når giftiga nivåer, men också att ta in kontrollerade mängder metalljoner för näringsändamål."

Henderson och hans kollegor noterade att stammar av E coli utan förmåga att föra in kopparbundet yersiniabactin i cellen var mindre aggressiva än stammar som kunde importera koppar via denna väg. Forskarna sa att framtida arbete med utveckling av antibakteriella läkemedel kan söka sätt att blockera yersiniabactin, i huvudsak svälter cellen på viktiga näringsämnen.

Denna strategi kan vara relevant utöver E coli som orsakar återkommande urinvägsinfektioner, enligt forskarna. Henderson noterade att yersiniabactin-molekylen finns i bakterier som orsakar pest och i bakterier som vanligtvis orsakar lunginflammation.