Biokemister från McGill University får en bra titt på hur ett specifikt enzym som är en del av det mänskliga immunsystemet interagerar med en viss grupp bakterier som beskrivs som gramnegativa.

Forskare runt om i världen "har studerat enzymet, känd som AOAH, i mer än 30 år. Det här är första gången någon har kunnat se exakt hur det ser ut, " enligt Bhushan Nagar, en docent i biokemi vid McGill University i Montreal.

Mer än det, 3D-bilderna fångade ett ögonblick i tiden som visar hur AOAH inaktiverar en giftig molekyl som vanligtvis är en del av olika gramnegativa bakterier. Forskningen utfördes vid Canadian Light Source.

Många typer av gramnegativa bakterier finns i hela miljön. Medan vissa är ofarliga, många orsakar en mängd olika mänskliga sjukdomar, säger Nagar. Till exempel, flera arter som E. coli och Salmonella, orsaka livsmedelsburna sjukdomar. Andra orsakar infektioner som lunginflammation, hjärnhinneinflammation, blodomloppsinfektioner eller gonorré.

Vissa typer av gramnegativa bakterieinfektioner visar läkemedelsresistens och blir allt svårare att behandla, vilket gör det ännu viktigare att förstå hur det mänskliga immunsystemet interagerar med dem.

När en infektion utvecklas, det utlöser vanligtvis inflammation genom en giftig komponent i det yttre skalet av gramnegativa bakterier, kallas lipopolysackarid (LPS) – även kallad endotoxin.

"Inflammation är ett skyddande svar från immunsystemet när man bekämpar infektioner, säger Nagar.

Det är det som orsakar feber, värk, svullnad och ibland rodnad på huden. Men det finns en fin balans. För mycket inflammation kan göra att en person blir sjukare och till och med dör, medan för lite inte hjälper till att döda bakterierna som orsakar infektionen. Immunsystemet kontrollerar detta problem genom att dämpa inflammation efter det initiala akuta svaret. På det sättet, inflammationen orsakar inte överdriven skada.

Efter att infektionen är borta, systemet måste återställa sig själv så att det är berett att bekämpa nya infektioner. Detta jobb faller i händerna på AOAH-enzymet. Med den gramnegativa bakterien, det visade sig att AOAH-målen, binder till, och tar bort två specifika regioner på LPS, gör det ineffektivt och får systemet att återställas.

Forskarna kunde se bilderna med hjälp av ett kristalliserat prov av AOAH bunden till en del av LPS. Resultaten möjliggjorde en detaljerad titt på den molekylära strukturen hos AOAH och visade tydligt vilka delar av dess yta som interagerade med toxinet.

"Vi kunde faktiskt se den molekylära mekanismen enzymet använder för att klippa bort delar av LPS för att inaktivera det, säger Nagar.

Resultaten publicerades i Proceedings of the National Academy of Sciences tidigare i år.

Bilderna ger en karta över AOAH-enzymet och öppnar dörren till andra forskningsriktningar. Vissa former av AOAH är förknippade med vissa sjukdomar som astma och kronisk bihåleinflammation. Att känna till dess fullständiga struktur kommer att hjälpa forskare att bättre förstå hur dess sjukdomsorsakande variationer är och kan ge detaljer som behövs för att utveckla nya behandlingar för infektioner eller metoder för att förhindra dem.