Ett tvärvetenskapligt forskarteam lett av Leibniz-HKI i Jena har upptäckt en ny grupp bioaktiva naturprodukter i patogena bakterier av släktet Pandoraea : pandorabactiner. Dessa gör det möjligt för bakterierna att utvinna viktigt järn från andra mikroorganismer och kan därmed påverka den mikrobiella balansen i människans lungor.
Bakterier av släktet Pandoraea har hittills studerats lite. Deras namn påminner om Pandoras ask från grekisk mytologi, en symbol för okontrollerbara faror. "Vi har att göra med en antibiotikaresistent bakterie", säger Elena Herzog. Hon är huvudförfattare till publikationen och doktorand i teamet som leds av Christian Hertweck, studieledare vid Leibniz-institutet för naturproduktforskning och infektionsbiologi (Leibniz-HKI). Liksom så mycket annat i naturen har dock dessa patogena bakterier inte bara negativa egenskaper. "Pandoraea-bakterier utgör mer än bara risker. De producerar också naturliga ämnen med antibakteriella effekter."
Trots den höga hälsorisk som Pandoraea utgör , var de molekylära egenskaperna hos dessa bakterier tidigare dåligt förstådda. "Det var bara känt att de förekommer i naturen och kan vara patogena eftersom de hittades i lungmikrobiomet hos patienter med cystisk fibros eller sepsis", förklarar Herzog.
Järn är essentiellt för de flesta levande organismer, vilket även är viktigt för bakterier. ”Järn spelar en central roll i enzymer och andningskedjan hos levande organismer”, förklarar Herzog. Särskilt i järnfattiga miljöer som människokroppen är förutsättningarna för adekvat absorption av grundämnet långt ifrån idealiska. Många mikroorganismer producerar därför så kallade sideroforer: små molekyler som binder järn från omgivningen och transporterar det in i cellen.
"Det fanns dock inga kända virulens- eller nischfaktorer för Pandoraea- bakterier som skulle kunna hjälpa dem att överleva", sa Herzog. Forskargruppen ville därför ta reda på hur Pandoraea-stammar kan hävda sig i en så konkurrensutsatt miljö.
Med hjälp av bioinformatiska analyser identifierade teamet ett tidigare okänt genkluster som kallas pan. Det kodar för ett icke-ribosomalt peptidsyntetas – ett typiskt enzym för produktion av sideroforer . "Vi började med en genklusteranalys och sökte specifikt efter gener som kunde vara ansvariga för produktionen av sideroforer", rapporterar Herzog.
Genom riktad geninaktivering, kulturbaserade metoder och banbrytande analystekniker – inklusive masspektrometri, NMR-spektroskopi, kemisk nedbrytning och derivatisering – lyckades forskarna från Jena isolera två nya naturprodukter och klargöra deras kemiska strukturer: Pandorabactin A och B. Båda kan komplexbinda järn och skulle kunna spela en viktig roll i hur Pandoraea-stammar överlever i tuffa miljöer. "Molekylerna hjälper bakterierna att absorbera järn när det är en bristvara i deras miljö", säger Herzog.
Bioanalyser visade också att pandorabacterer hämmar tillväxten av andra bakterier såsom Pseudomonas, Mycobacterium och Stenotrophomonas genom att beröva dessa konkurrenter järn.
Analyser av sputumprover från lungorna hos patienter med cystisk fibros visade också att detektionen av pan-genklustret korrelerar med förändringar i lungmikrobiomet. Pandorabactiner skulle därför kunna ha en direkt inverkan på mikrobiella samhällen i sjuka lungor.
”Det är dock fortfarande för tidigt att härleda medicinska tillämpningar från dessa fynd”, betonar Herzog. Upptäckten ger dock viktiga insikter i överlevnadsstrategierna hos bakterier av släktet Pandoraea och i den komplexa konkurrensen om vitala resurser i människokroppen.
ursprungliga publikation
Herzog E, Ishida K, Scherlach K, Chen X, Bartels B, Niehs SP, Cheaib B, Panagiotou G, Hertweck C (2025) Antibakteriella sideroforer hos Pandoraea-patogener och deras inverkan på den sjuka lungmikrobiotan . Angew Chem Int Ed 64(24), e202505714
Läs också
Antibiotika: Rökning och cigarettfimpar främjar spridningen av resistenta bakterier | Pugnalom
Ekologiskt fjäderfä: Humle i foder kan spara antibiotika | Pugnalom
