Bara några få förändringar av ett enzyms aminosyror kan vara tillräckligt för att dramatiskt förändra dess funktion, gör det möjligt för mikrober att leva i helt olika miljöer.

University of Queensland mikrobiolog docent Ulrike Kappler, leds av ett internationellt team av forskare, gjorde denna upptäckt när de undersökte hur Haemophilus influenzae-bakterier koloniserar det mänskliga andningssystemet.

"Den här sjukdomsframkallande bakterien är suveränt anpassad för att leva i människor, så mycket att de inte kan överleva någon annanstans, " sa doktor Kappler.

"Det visar sig att ett enzym, MtsZ, är nyckelspelaren i denna anpassning.

"Men, förvånande, nära släktingar till detta protein, som främjar Haemophilus överlevnad uteslutande hos människor, hjälpa andra arter av bakterier att överleva uteslutande i sjöar.

"Hur kunde närbesläktade enzymer hjälpa en bakterieart att leva uteslutande hos människor och en annan att bara leva i sjöar?

"Svaret är en fråga om små aminosyraförändringar."

Forskningen visar att en sekvensskillnad på bara tre aminosyror, en skillnad på mindre än 0,25 procent av MtsZ-enzymsekvensen, förändrar enzymets funktionalitet mellan bakterier som lever i sjöar jämfört med de som lever i människor.

"Det är den naturliga världen, små skillnader kan leda till enorma funktionsförändringar – t.ex. människor och schimpanser är inte exakt likadana trots att de är 99 procent genetiskt lika, " sa doktor Kappler.

"Vi har just nu insett att detta kan vara fallet för enzymer också.

"De små förändringarna i detta enzym gör att de sjöboende bakterierna kan leva på ruttnande alger och generera energi.

"Sätt detta mot Haemophilus, som använder MtsZ för att avlägsna aminosyror från människokroppen och använda dem för bakterietillväxt och replikering.

"Nu när vi förstår den unika strukturen hos detta enzym i Haemophilus, vi hoppas kunna utveckla sätt att hämma dess specifika funktion och bota kroniska andningssjukdomar som är förknippade med denna bakterie."

Tidningen publiceras i Journal of Biological Chemistry .