Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

New target found for nitric oxide's attack on salmonella bacteria

25.07.2011
Naturally produced by the body, nitric oxide disrupts pathogens' metabolism

A new target for nitric oxide has been revealed in studies of how it inhibits the growth of Salmonella. This bacterium is a common cause of food-poisoning.

"Nitric oxide is naturally produced in the nose and the gut and other tissues in the body to ward off infection," explained the senior author of the paper, Dr. Ferric Fang. He is a University of Washington (UW) professor of laboratory medicine, microbiology and medicine.

Nitric oxide – not to be confused with nitrous oxide, the laughing gas in dentists' offices – is similar to the preservatives in hotdogs, Fang said. Reactive nitrogen species, like nitric oxide, make brown meat an appetizing pink. They also weed out microorganisms that spoil food or cause food poisoning.

Fang's lab has made several important discoveries on ways mammals exploit the biochemical properties of nitric oxide to defend themselves from germs. Nitric oxide, a key actor in the body's innate immune defenses, apprehends a rogue's gallery of disease-causing organisms.

The newest results underscore that nitric oxide's antimicrobial actions are due to its interference with the metabolism, or energy production, of pathogens.

"Nitric oxide imposes substantial metabolic restrictions on bacteria," the researchers noted. Fang explained that its reactions with numerous metabolic targets accounts for the broad-spectrum nature of its success. It keeps many types of disease-causing bacteria at bay. It also prevents an overgrowth of the body's many helpful bacteria.

The latest report on the versatility of nitric oxide in arming hosts against pathogens is published in the July 21 issue of Cell Host & Microbe. Dr. Anthony R. Richardson, who is now at the University of North Carolina at Chapel Hill, led the research while he was a postdoctoral fellow in the Fang lab.

Fang's team looked at the multi-pronged action of nitric oxide on Salmonella enterica serovar Typhimurium. This type of Salmonella can contaminate food and is similar to the bacteria that cause typhoid fever.

Nitric oxide and related chemicals put Salmonella into a difficult situation called nitrosative stress. When exposed to nitric oxide, Salmonella is unable to make two essential amino acids, methionine and lysine.

Without these, Salmonella cannot grow.

"This is bad news for the bacteria, but not for the host," Fang said. "Nitric oxide doesn't damage the host that produces it."

The ability to withstand nitrosative stress makes some forms of bacteria more virulent than milder types that can't handle it.

Richardson and his colleagues found that nitric oxide and its cousins throw a monkey wrench into several points in the Krebs cycle, also known as the tricarboxylic acid cycle. This cycle is the second stage in cellular respiration, when fuel is broken down to release energy for cell growth and division.

The researchers outlined how multiple interruptions in this cycle create a series of biochemical consequences that starve Salmonella of methionine and lysine. Nitric oxide also blocks certain regulatory genes that otherwise would give Salmonella an alternate chemical route out of its distress.

"Collectively, this work demonstrates that nitric oxide imposes substantial metabolic restrictions on bacteria," the authors concluded.

In a commentary on these findings, Dr. Stephen Spiro of the Department of Molecular and Cell Biology at the University of Texas at Dallas wrote that the work "focuses renewed interest in central metabolic pathways as nitric oxide targets."

"More generally," he noted, "this study provides an excellent illustration that a proper understanding of host-pathogen interactions and the development of therapeutic interventions require a detailed knowledge of pathogen metabolism."

Nitric oxide's targeting of the Krebs cycle is not unique to Salmonella. In learning how the body naturally controls the energy supplies and growth of varied disease-causing organisms, Fang said, scientists may be able to develop new broad-spectrum antimicrobials that mimic these effects, drugs that promote the body's own natural defenses against infection, or agents that overcome the ways virulent bacteria compensate when being starved of certain nutrients.

In addition to Richardson and Fang, the UW researchers on the study "Multiple Targets of Nitric Oxide of the Tricarboxylic Acid (TCA) Cycle of Salmonella enterica Serovar Typhimurium" were Elizabeth C. Payne, Noah Younger, Joyce E. Karlinsey, Vinai Thomas, Lynne Becker, William W. Navarre, Margaret E. Castor and Stephen J. Libby.

The research was supported by grants from the National Institutes of Health.

Leila Gray | EurekAlert!
Further information:
http://www.washington.edu

Further reports about: Salmonella amino acid cell death nitric nitric oxide

More articles from Life Sciences:

nachricht Multi-institutional collaboration uncovers how molecular machines assemble
02.12.2016 | Salk Institute

nachricht Fertilized egg cells trigger and monitor loss of sperm’s epigenetic memory
02.12.2016 | IMBA - Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften GmbH

All articles from Life Sciences >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie