A holistic approach to host-pathogen interactions - Detecting the large to unravel the small

Projekt: Avhandling

Forskningsområden

Nyckelord

Beskrivning

Sepsis is one of the leading causes of mortality and morbidity in the world, and is an overreaction by the immune system due to pathogen invasion of the bloodstream. The interactions, particularly the protein interactions, between the host and pathogen are fundamental for the outcome of the disease. However, some of the protein interactions are unknown and those that are known have been studied as single entities. This thesis focuses on expanding the knowledge of these interactions. In addition, the thesis emphasises the analysis of every interaction at the same time. The identification and quantification of the whole network of interactions is central to determine the impact of single proteins, since the interactions can be co-dependent. The proteins of the human immune system are of particular interest since the pathogens have to avoid the immune system in order to survive in the host. Using state of the art techniques, the human plasma interaction proteome for several pathogens were determined and several novel interactions were discovered. For the gram-positive bacterium Streptococcus pyogenes, the interaction proteome was determined with higher accuracy than ever before. In conclusion, when focusing on the whole interaction pattern the specific details can be explained. The wider understanding of the field of host-pathogen interactions that is established with this thesis aids in future development of diagnostics and therapeutics in pathogen related diseases.

Populärvetenskaplig beskrivning

Alla organismer är uppbygga av små beståndsdelar som kallas för celler, vilka består av en mängd molekyler med olika funktioner. I min avhandling fokuserar jag på en grupp av molekyler, proteiner, vilket är de som utför större delen av arbetet i cellen. Det finns många typer av celler, i avhandlingen arbetar jag med bakterier och svampar som kan orsaka en infektion när de invaderar en människa (värden), dessa celler kallas då patogener. Infektioner är normalt begränsade till en lokal plats i värden som till exempel i ett sår, men när en patogen lyckas invadera blodsystemet så kan en systemisk infektion utvecklas. Detta tillstånd kallas för sepsis och är en extremt allvarlig sjukdom med en dödlighet på ca 20%. Den exakta orsaken till varför vissa patogener kan invadera blodsystemet och andra inte är i nuläget okänd. Målet men denna avhandling är att belysa detta problem samt undersöka de bakomliggande mekanismerna.
För att en patogen ska kunna infektera en värd krävs att proteiner på ytan av patogenen interagerar med proteiner från värden. I denna avhandling så fokuserar jag på värdens blodproteiner och dess interaktion med olika patogener. Målet med avhandlingen är att mäta alla blodproteiner som interagerar med patogenen. Kärnan i avhandlingen är proteomik, vilket är studien om alla proteiner i ett system.
Inom proteomik används en maskin vilken fungerar som en väldigt exakt och snabb våg, en så kallad masspektrometer. Genom att mäta vikten (massan) på många proteiner från ett prov kan vi avgöra vilka proteiner som fanns i ett prov. Jag har utvecklat tekniker för att bestämma mängden av varje specifikt protein i provet, vilket ger oss ett inbindningsmönster för den patogenen. Eftersom jag mäter flera tusen proteiner är att det är svårt att visa all information. Avhandlingen har ett stort fokus på hur information kan visualiseras för att underlätta hur den förmedlas på bästa sätt. Jag har bland annat visualiserat inbindningsmönstret genom att skapa den första datormodellen av ytan av en patogen när den interagerar med blodproteiner.
Genom att studera olika patogener så kan inbindningsmönstret av blodproteiner för varje patogen analyseras för skillnader. Det kan vara mellan en patogen som orsakar en mild sjukdom såsom faryngit (halsfluss) och en annan som orsakar sepsis. Inbindningsmönstret av värd-patogen interaktioner har i denna avhandling studerats i mer detalj än tidigare. Hypotesen för min forskning är att titta på inbindningsmönstret så kan man se individuella skillnader, mellan specifika proteiner, vilket kan vara av stor vikt för at definiera sjukdomsförloppet. Det viktiga här är att hela systemet måste mätas för att det är endast när alla delar studeras som man kan se hur varje del varierar i relation till varandra.
StatusSlutfört
Gällande start-/slutdatum2013/01/012017/06/02

Participants