Bakterier under angreb

„Biologiske virus har en slående lighed med computervirus. Det er

også bare et stykke kode, der kræver en tændt computer for at

kunne sprede sig. I dette tilfælde er den tændte computer bare

erstattet af en bakterie med et celleapparat og et stofskifte,“

forklarer post doc Jakob Haaber om sit ph.d.- emne: bakteriofager,

eller blot fager, bakteriedræbende virus.

Foto: Thorkild AMDI Christensen: I mejeriernes ostekar kæmper virus

og mælkesyrebakterierne om liv og død. Post doc Jakob Haaber fra

DTU Systembiologi holder styr på de kæmpende mikroorganismer-

og mælken.

Analogien til computervirus er god til at illustrere, at en fag er en

parasit, der kræver en værtsbakterie for at kunne multiplicere sig.

I sig selv er en fag ikke mere levende end en sten. Den har ikke

noget celleapparat, ikke noget stofskifte og kan ikke selv bevæge
sig. Den venter blot på, at den tilfældigt støder ind i en bakterie,

så den kan udfolde sit parasitpotentiale. Fagerne forekommer

altså at være ret uanseelige væsner. Fagernes klejne størrelse

ændrer ikke på den opfattelse. En fags hoved er ca. 50 nanometer,

hvilket vil sige, at der på en millimeter kan ligge 20.000 af slagsen

på rad og række. Alligevel kan fagerne forvolde stor skade,

og inden for få timer kan de slå en tæt bakteriekultur ihjel,

hvis de først får fat.

Det ved man kun alt for godt i mejeriindustrien, hvor man anvender

mælkesyrebakterier til fremstilling af bl.a. ost. Op til 10 % af

mejeriindustriens produktioner bliver angrebet af fager, som dræber

mælkesyrebakterierne og derved standser produktionen.

I sin ph.d.-afhandling har Jakob Haaber taget kampen om mod de

fager, der angriber de gavnlige mælkesyrebakterier.

Når en fag angriber en bakterie, kan det ske ved det,

der kaldes en lytisk infektion. Fagerne er udstyret med receptorer,

som genkender bestemte strukturer på bakteriernes overflade, og når

en fag støder på en bakterie, den passer sammen med,

låser den sig fast på bakterien. Derefter sprøjter fagen virus-dna ind

i bakterien og overtager på den måde bakteriens produktionsapparat,

som den bruger til at producere nye fager. 
 

Oprustning på resistens-mekanismer

Bakterierne kan forsvare sig mod fagangrebene ved at mutere,

så de udvikler fagresistens. For at neutralisere denne effekt

muterer fagerne, så resistensen ikke virker på dem. På den

måde ligger fager og bakterier i et evigt våbenkapløb på

mutationer. De fagresistens-mekanismer, som bakterierne

udvikler, angriber fagen på forskellige tidspunkter af den

lytiske infektion. Den type resistensmekanisme, som

Jakob Haaber har beskæftiget sig med, hedder abortiv infektion,

forkortet Abi, og angriber fagen, efter den har sprøjtet sin dna

ind i bakterien. Abi-mekanismen kan ikke redde den inficerede

bakterie, men den forhindrer, at nye bakterier inficeres,

og derved bliver fag-angrebet standset. Jakob Haaber opdagede

under sit ph.d.-studium et helt nyt protein, der netop er en

Abi-resistensmekanisme. Dette protein virker ved at hæmme

produktionen af fag-proteiner, som er nødvendige for at

producere nye fager. Proteinet, der beskytter mælkesyre-

bakterien Lactococcus lactis mod to af de tre absolut mest

dominerende fag-arter i mejeriindustrien, er derfor interessant for

mejeriindustrien og er ved at blive patenteret. 

Foto: Thotkild AMDI Christensen

Potentiale for mejeriindustrien

Jakob Haaber fortæller om systemets potentiale for mejeriindustrien:
„Det har en effektivitet på 10-4, som er en middelstor beskyttelse.

Det betyder, at en ud af 10.000 fager, som systemet skulle virke

mod, har en mutation som gør, at systemet alligevel ikke virker mod

den. Man kan aldrig få et perfekt system, og derfor kombinerer man

ofte flere systemer – normalt to eller tre – for at forbedre

effektiviteten. På den måde opnår man en høj effektivitet på måske

10-10 eller højere og så skal der statistisk set være rigtig mange

fager i ostekarret, før der optræder en fag, som de kombinerede

systemer ikke virker mod.“

En anden grund til, at det nyopdagede Abisystem har interesse for

mejeriindustrien, er, at Jakob Haaber har vist, at Abi-genet kan

overføres naturligt, dvs. uden brug af genmodificering, imellem

to bakterier. Overførslen kan ske via konjugation, som vil sige, at to
bakterier smelter sammen og overfører Abigenet. Det er så vidt

vides første gang, at en fagresistens-mekanisme er blevet overført

på denne måde. Den naturlige overførsel er altafgørende for

systemets anvendelighed i mejeriindustrien. Dels pga. lovgivningen,

der forbyder brugen af genmodificering, dels fordi forbrugerne

efterspørger produkter fremstillet uden brug af genmodificering.

Spændende små bæster

I sit næste projekt, som Jakob Haaber netop nu er ved at søge

finansiering til, planlægger han at beskæftige sig med fag-terapi.

Dermed vil han rykke over på den modsatte side og i stedet for at

kæmpe mod „de onde“ fager, kæmpe for „de gode“ fager, som kan

bruges til at slå sygdomsfremkaldende bakterier ihjel. Fagerne kan

altså have mange funktioner, og det er blot endnu en grund til,

at de er nogle „spændende små bæster“, som Jakob Haaber kalder

dem med et glimt i øjet.