Forskere afslører, hvordan bakterier kan tilpasse sig til at modstå antibiotikabehandling
Alle fritlevende organismer befinder sig i en konstant kamp for overlevelse i naturen. Darwin kaldte dette "survival of the fittest" og beskrev dermed, hvordan den bedst tilpassede art vil få flest afkom og føre slægten og dens egenskaber videre.
Dette grundlæggende princip gælder i særdeleshed i mikroorganismernes verden, hvor fritlevende bakterier lever i en konstant kamp om at være de bedst tilpassede og dermed dem, der deler sig hurtigst i et naturligt habitat. Men når bakterier samtidig udsættes for dræbende antibiotika, bliver denne kamp et spørgsmål om at kunne balancere fitness, altså evnen til at dele sig hurtigt, med tolerance over for antibiotika. Den store tilpasningsevne, som bakterier udviser er med til at besværliggøre behandling af en række, alvorlige infektionssygdomme i mennesker, herunder tuberkulose og alvorlig urinvejsinfektion, hvor sygdommen ofte kommer igen efter endt behandling.
I en ny forskningsartikel, netop publiceret i det anerkendte, internationale tidsskrift, Molecular Cell, er forskere fra Aarhus Universitet gået sammen med eksperter fra Københavns Universitet og det tekniske universitet ETH Zürich i Schweitz om at tage et grundigt kig på, hvordan bakterierne håndterer denne svære balance. Forskningsresultaterne viser, at bakterierne meget hurtigt sænker den hastighed, hvormed de deler sig, når de udsættes for antibiotika for at opnå den størst mulige tolerance, mens de igen begynder at vokse hurtigt, når stofferne fjernes, og det handler om at være mest "fit".
Bakterierne opsparer energi
På det molekylære plan har forskerholdet fra Institut for Molekylærbiologi og Genetik, Aarhus Universitet, der har været under ledelse af lektor Ditlev Egeskov Brodersen, kunnet vise, at effekten formidles af et centralt enzym i bakterierne, der er i stand til at opspare molekylær energi i form af bestanddele af cellens DNA, der kan genanvendes til hurtig vækst, når antibiotikabehandlingen stoppes. Når bakterierne udsættes for antibiotika begynder de straks at nedbryde bestanddele af DNA (de såkaldte nukleotider) til mindre dele, der oplagres i cellen.
Forskerne har vist, at bakteriecellerne producerer et specielt stressmolekyle kaldet (p)ppGpp, når de udsættes for antibiotika, og at dette gør enzymet mere aktivt. Dette betyder altså, at opsparingen af energi foregår ekstra hurtigt, når bakterierne udsættes for stress. Vha. af en avanceret analysemetode kaldet røntgenkrystallografi, har forskerne været i stand til at opnå detaljerede 3D-billeder af enzymet både i dets almindelige tilstand samt bundet til stressmolekylet. Resultaterne viser overraskende, at enzymet åbner sig, når stresshormonet er tilstede, og dermed fungerer meget mere effektivt, fordi nukleotiderne hurtigere kan komme frem og tilbage til det aktive sted, hvor nedbrydningsprocessen foregår.
Det forventes, at denne viden om det molekylære grundlag for bakteriers reaktion på antibiotika vil kunne danne udgangspunkt for en helt ny type af antibiotika, der forhindrer, at bakterierne opsparer energi og dermed tilpasser sig behandlingen.
Kontakter
Mere information
Lektor Ditlev E. Brodersen
Institut for Molekylærbiologi og Genetik, Aarhus Universitet
deb@mbg.au.dk – 2166 9001
Billeder
Links
Information om Aarhus Universitet Natural Sciences
Følg pressemeddelelser fra Aarhus Universitet Natural Sciences
Skriv dig op her, og modtag pressemeddelelser på e-mail. Indtast din e-mail, klik på abonner, og følg instruktionerne i den udsendte e-mail.
Flere pressemeddelelser fra Aarhus Universitet Natural Sciences
50 års jubilæum: Ole Caprani fra numerisk analyse til robotter2.5.2024 09:38:26 CEST | Pressemeddelelse
Stort tillykke til lektor Ole Caprani med 50-års jubilæet ved Aarhus Universitet den 1. maj 2024. Dette jubilæum markerer ikke blot en flot karriere, men også et liv viet til at udfolde datalogien til et bredere publikum via hans aktive deltagelse i fx instituttets outreach arbejde, hans LEGO-lab og Dansk robotolympiade.
Erhvervslivet jubler: Aarhus Universitet åbner engelsksprogede it-uddannelser30.4.2024 07:00:00 CEST | Pressemeddelelse
Tre nye, engelsksprogede bacheloruddannelser i IT skal fra 2025 tiltrække endnu flere studerende fra udlandet til Aarhus. Der er hårdt brug for arbejdskraft med stærke it-kompetencer, så nyheden vækker glæde i erhvervslivet.
Stor millionbevilling går til at udvikle en metode til at spore tuberkulose via spyt26.4.2024 09:42:22 CEST | Pressemeddelelse
Forskere fra både Aarhus Universitet, Aarhus Universitetshospital og Guinea-Bissau samarbejder med VPCIR Biosciences om udviklingen af en nyskabende metode til at diagnosticere tuberkulose via spyt. Dette banebrydende projekt har modtaget en bevilling på 24,8 mio. kr. fra Innovationsfonden.
Ny indsigt i kolesterols dynamik kaster lys over neurodegenerativ sygdom8.4.2024 09:43:27 CEST | Pressemeddelelse
Forståelsen af kolesterolbalancen i celler åbner op for nye perspektiver på den neuro-degenerative sygdom Niemann-Pick type C, der også kaldes "børne-demens". Disse resultater udgør et betydningsfuldt skridt i retning af at behandle denne sygdom.
Stjernen Epsilon Indi skælver ganske svagt - vi er et skridt nærmere på at forstå de stjerner, som ligner Solen27.3.2024 16:29:52 CET | Pressemeddelelse
En række Aarhus-forskere er dybt involverede den nye opdagelse.
I vores nyhedsrum kan du læse alle vores pressemeddelelser, tilgå materiale i form af billeder og dokumenter samt finde vores kontaktoplysninger.
Besøg vores nyhedsrum