Cell morfologi och stress hos mykobakterie

Tidsperiod:

1 januari 2013 – 31 december 2015

Projektledare:

Leif A Kirsebom

Projektdeltagare:

Alok Bhattacharya, Santanu Dasgupta, B M Fredrik Pettersson

Finansiär:

Formas

Bidragstyp:

Oklassificerat

Budget:

5 989 000 SEK

Bakterier har en enastående förmåga att hantera och anpassa sig till olika tillväxtförhållanden. De kan bilda biofilmer, vilka kan betraktas som "bakteriesamhällen", växa som enskilda celler eller som filament. Under speciella betingelser kan de ändra cellmorfologi och för att "övervintra" bildar många bakterier sporer. Sporer är stabila och kan befinna sig i ett sovande stadium under många år. Oftast bildas sporer då en bakterie skall överleva under förhållanden då t ex näringstillgången drastiskt minskar. Våra nya banbrytande forskningsrön visar att mykobakterier har förmåga att bilda bakteriesporer. Mykobakterier hittas i olika miljöer t ex i grund- och kranvatten, i marken samt hos djur och människa och ett flertal mykobakterier förorsaker allvarliga sjukdomar. Bland dessa är tuberkulosbakterien, Mycobacterium tuberculosis som förorsakar tuberkulos (tbc), den mest kända. Medans tbc-bakterien är human specifik infekterar och förorsakar Mycobacterium bovis tbc hos både djur och människor. En annan mykobakterie drabbar boskap och leder till kronisk diarré, Johne´s sjukdom, och vissa data tyder på att denna mykobakterie är kopplad till utvecklandet av Crohns sjukdom, en kronisk inflammatorisk tarmsjukdom hos människa. Här diskuterar man att källan till smitta skulle kunna vara matprodukter t ex infekterat kött men även mjölk trots att den är pastöriserad. Detta skulle kunna tyda på att åtminstone vissa pathogena mykobakterier överlever den standardiserade processning som livsmedelsindustrin använder idag. I detta sammanhang noterar vi att den ökade globaliseringen av livsmedelsindustrin med största sannolikhet kommer att leda till högre krav på förebyggandet av spridning av patogena mikroorganismer inklusive mykobakterier och då inte minst i perspektivet av att de kan bilda sporer. Vi ser dessutom en ökande förekomst av bakteriestammar som uppvisar resistens mot ett flertal antibiotika vilket gör att många som insjuknar i exempelvis sjukdomar som tbc blir mycket svårbehandlade. Mykobakterier lever och förökar sig under olika tillväxtförhållanden och liksom andra bakterier utsätts de för olika stress betingelser. T ex kan de utsättas för förändringar i temperaturen, s k värm- och köldchocker, saltbetingelserna och näringstillgången. Ett flertal mykobakterier kan också anpassa sig och växa inuti celler där de utsätts för värdens immunförsvar, en ogästvänlig miljö utifrån bakteriens perspektiv. Denna förmåga att infektera och föröka sig inuti celler kan leda till att mykobakterier kan finnas latent hos värdorganismen. I exemplet tbc-bakterien uppskattar man att 1/3-del av jordens befolkning bär på tbc-bakterien utan att uppvisa några sjukdomssymptom. Sjukdomen kan därför blossa upp under ett senare skede, flera decennier efter primärinfektionen. Kunskapen om hur tbc-bakterien och andra mykobakterier hanterar olika tillväxt- och stress situationer samt finnas latent inuti en värdorganism är minimal. Upptäckten att mykobakterier sporulerar samt deras förmåga att anpassa sig till hur de växer öppnar därför nya möjligheter för att förstå hur mykobakterier "övervintrar", sprids och förorsakar latenta infektioner. I det föreslagna tvärvetenskapliga projektet ämnar vi studera cellmorfologi, sporulering, uppkomst av biofilm samt stressignaler som leder till morfologiska förändringar. I våra studier använder vi ett flertal olika mykobakterier med fokus på fiskpatogenen M. marinum. Vi kommer att identifiera de gener/ faktorer som möjliggör bildning av alternativa cellmorfologier, sporer/ biofilm samt vilka signaler som styr dessa processer. Vi kommer att kartlägga genuttrycket i celler som växt under olika tillväxt- och stressförhållanden i ett globalt perspektiv. Vi är övertygade om att våra resultat kommer att öka vår förståelse varför mykobakterier, framförallt patogena mykobakterier, har förmåga att förändra sin cellmorfologi, "övervintra" och att utveckla långvariga latenta infektioner. Vi förespeglar oss att våra resultat kommer at