NMBU -Norges miljø- og biovitenskapelige universitet
Publisert
Mikroskopibildet viser hvor i bakterien proteinet finnes. Bakteriene til venstre har alt proteinet samlet inne i cellen, og de ble derfor farget røde. I bakteriene til høyre har derimot alt produsert protein blitt transportert til og festet på overflaten, og de ble derfor farget grønne.(Foto: Tommy Normann)
Melkesyrebakterier er en naturlig og viktig del av
tarmfloraen vår. De spiller en viktig rolle for helsen og finnes i tradisjonelle
fermenterte matvarer som yoghurt og spekepølse.
Nå undersøker forskere om de også kan brukes til å levere
vaksiner og medisiner inne i kroppen. Ved å gi dem en genetisk oppskrift, kan
de lage vaksineproteiner selv og fungere som små vaksinefabrikker.
For at de
skal bli effektive vaksiner, må så mye som mulig av vaksineproteinene fraktes ut
av bakteriene og binde seg til overflaten. Når disse proteinene festes på
utsiden av bakterien, kan de lettere bli oppdaget av immunforsvaret – og gi en
vaksineeffekt.
Men det er ikke så enkelt. Ny forskning fra NMBU viser at
bakterier som klarer å feste mye protein på utsiden av cellen kan bli overbelastet.
Bakterier som sliter
I en ny studie brukte forskerne bakterien Lactiplantibacillus
plantarum for å finne ut hva som skjer når den lager og sender ut slike
proteiner. Svaret ligger i en del av proteinet som kalles signalpeptid. Et
signalpeptid fungerer som en adresselapp for vaksineproteinene, som
dirigerer dem ut av bakterien.
Resultatene var overraskende: Bakteriene som var best til å
sende ut proteinene og feste dem på overflaten, vokste dårligere enn de som
beholdt proteinene inni seg – til tross for at disse lagde mer av proteinet
totalt.
Det var altså det å få proteinene ut av bakterien som gjorde at disse
bakteriene slet, ikke selve produksjonen av proteiner.
Kamilla Wiull, stipendiat ved Fakultet for kjemi, bioteknologi og matvitenskap, NMBU.Tommy Normann
– Vi så at de bakteriene som festet mest proteiner på overflaten,
som vi ønsker at de skal gjøre, led av en slags overbelastning. Denne
overbelastningen førte til at bakteriene ikke delte seg like fort, sier Kamilla
Wiull.
Hun er forsker i molekylær mikrobiologi og hovedforfatter av den nye
studien.
Bakteriene som vokste raskt, klarte ikke å sende ut
proteinene. I stedet ble proteinene fanget inne i bakteriecellen.
– I bakteriene som tilsynelatende hadde god helse og
vokste fort, ble det produsert masse vaksineproteiner, men de klumpet seg inni
cellen uten å klare å komme ut og ble dermed fanget der. Denne sammenhengen har
ikke blitt vist før, sier Wiull.
– Aller helst ønsker vi bakterier som vokser fort, samtidig som
de har mye protein på utsiden, men vår studie viser at det kan være
vanskelig å få til, forteller Wiull videre.
Viktig kunnskap for fremtidens vaksiner
Forskerne fant at det var egenskapene til adresselappene i proteinet – signalpeptidene – som
var viktigst for hvordan bakteriene presterte. Jo mer vannavstøtende signalpeptidene
var, desto lettere slapp proteinene ut, men det kostet mer for bakterien.
– Vi synes det er veldig spennende at vi gjennom
grunnforskning på mikroorganismer har lært mer om hva som kan skje når bakteriens
transportapparat blir overbelastet, fordi det produseres store mengder av ett
enkelt protein, sier Geir Mathiesen, forsker og medforfatter.
Han forteller at kunnskapen kan være avgjørende når man skal
jobbe videre med å utvikle genmodifiserte bakterier som levende bærere av vaksiner eller leveringssystemer for medisiner i tarmen.
– Ved å forstå hvordan transport av proteiner påvirker bakterienes
helse, kan man skreddersy mer effektive og hardføre, bakteriebaserte
produsenter, sier han.
