Forskare vid Harvard Medical School, University of California, San Francisco, och University of Georgia har beskrivit hur proteinet som gör att strep- och staphbakterier kan fastna i mänskliga celler är beredd och förpackad. Forskningen, som skulle kunna underlätta utvecklingen av nya antibiotika, kommer att dyka upp i 6 april-numret av Journal of Biological Chemistry .

Alla bakterier har ett standardutsöndringssystem som gör att de kan exportera olika typer av proteiner utanför sina celler. En viktig klass av extracellulära molekyler som produceras av patogena bakterier är adhesiner, proteiner som gör att bakterier kan fästa sig till värdceller. Av okänd anledning, SRR (serine-rich-repeat) adhesinerna av Stafylokock och Streptokockbakterier - patogener som kan vara involverade i allvarliga infektioner som bakteriell meningit, bakteriell lunginflammation och perikardit - transporteras genom en sekretionsväg som liknar standardsystemet, men enbart tillägnad adhesin.

Det skulle vara som om ett lager som bearbetar många typer av varor skulle ha en separat uppsättning dörrar och gaffeltruckar för bara en av sina varor. Tom Rapoport, en professor vid Harvard Medical School som övervakade den nya studien, ville förstå exakt vad dessa dedikerade molekylära försörjningskedjor gjorde.

"Jag blev fascinerad av det faktum att det finns ett andra utsöndringssystem i vissa bakterier som är skilt från det kanoniska utsöndringssystemet och bara är dedikerat till utsöndringen av ett protein, " sa Rapoport. "Det finns ett helt maskineri, och det gör bara en sak."

Yu Chen, vid den tiden en postdoktoral forskarassistent i Rapoports labb, ledde utredningen. Hon fann att för att kunna transporteras, adhesinproteinet behövde modifieras med specifika sockerarter av tre enzymer som verkar i en specifik sekvens. Dessa sockermodifieringar stabiliserar proteinet och förbättrar dess klibbighet till målceller. Vidare, experimenten visade att två proteiner i den adhesinspecifika vägen, vars funktion tidigare varit mystisk, verkade kunna binda till dessa sockerarter, antagligen gör det möjligt för dem att bära adhesinet till cellmembranet där adhesinets dedikerade utgångskanal finns.

Komplexiteten i adhesintransportsystemet nödvändiggjorde samarbete med forskarlag vid UCSF, Harvard Medical School, och University of Georgia. Medlemmar av Paul Sullams labb vid UCSF gav det kliniska perspektivet, medlemmar av Maofu Liaos labb vid Harvard karakteriserade målinriktningskomplexet genom elektronmikroskopi, och medlemmar av Parastoo Azadis labb i Georgia analyserade sockerförändringarna.

"Det är ett komplicerat system eftersom det involverar proteinmodifiering, chaperonaktivitet och membraninriktning, så vi stötte på många utmaningar, " sade Chen. "Denna (studie) är ett bra exempel på hur samarbete mellan labb i det vetenskapliga samfundet främjar mänsklig kunskap."

Anledningen till att dessa bakterier använder denna separata exportväg för adhesiner är fortfarande svårfångad. Men eftersom denna väg är unik för streptokocker och staph-bakterier, den nya förståelsen av dess komponenter kan hjälpa forskare att utveckla mycket riktade antibiotika för att behandla infektioner orsakade av dessa bakterier i framtiden.

"Du kan tänka dig att du kan utveckla nya antibiotika som kan rikta in sig på denna väg, "Sade Rapoport. "(De) skulle vara mycket specifika för patogena bakterier."