Secondo una nuova ricerca, un mistero vecchio di decenni su come i batteri predatori antimicrobici naturali siano in grado di riconoscere e uccidere altri batteri potrebbe essere stato risolto.
In uno studio pubblicato oggi (4th Gennaio) a Microbiologia della naturaricercatori dell’Università di Birmingham e dell’Università di Nottingham hanno scoperto come i batteri predatori antimicrobici naturali, chiamati Bdellovibrio batterivoroproducono proteine simili a fibre sulla loro superficie per intrappolare la preda.
Questa scoperta potrebbe consentire agli scienziati di utilizzare questi predatori per colpire e uccidere i batteri problematici che causano problemi nell’assistenza sanitaria, nel deterioramento degli alimenti e nell’ambiente.
Andrew Lovering, professore di biologia strutturale presso l’Università di Birmingham, ha dichiarato: “Fin dagli anni ’60 il batterivoro Bdellovibrio è noto per cacciare e uccidere altri batteri entrando nelle cellule bersaglio e mangiandole dall’interno prima di esplodere successivamente. La domanda che aveva lasciato perplessi Gli scienziati si sono chiesti ‘come fanno queste cellule a stabilire un legame stabile quando sappiamo quanto sono vari i loro bersagli batterici?'”
Il professor Lovering e la professoressa Liz Sockett, della School of Life Sciences dell’Università di Nottingham, collaborano in questo campo da quasi 15 anni. La svolta arrivò quando Sam Greenwood, uno studente universitario, e Asmaa Al-Bayati, una studentessa di dottorato nel laboratorio Sockett, scoprirono che il Bdellovibrio i predatori depongono una robusta vescicola (una parte “pizzicata” dell’involucro della cellula del predatore) quando invadono la loro preda.
La professoressa Liz Sockett ha spiegato: “La vescicola crea una sorta di camera di equilibrio o buco della serratura che consente l’ingresso di Bdellovibrio nella cellula della preda. Siamo stati quindi in grado di isolare questa vescicola dalla preda morta, il che è la prima volta in questo campo. La vescicola è stata analizzata per rivelare gli strumenti utilizzati durante l’evento precedente di contatto predatore/preda. Lo abbiamo pensato un po’ come un fabbro che lascia il grimaldello, o la chiave, come prova, nel buco della serratura.
“Osservando il contenuto delle vescicole, abbiamo scoperto che, poiché Bdellovibrio non sa quali batteri incontrerà, dispiega una serie di molecole simili per il riconoscimento delle prede sulla sua superficie, creando molte “chiavi” diverse per “sbloccare” molte funzioni diverse. tipi di prede.”
I ricercatori hanno poi effettuato un’analisi individuale delle molecole, dimostrando che esse formano fibre lunghe, circa dieci volte più lunghe delle comuni proteine globulari. Ciò consente loro di operare a distanza e di “sentire” le prede nelle vicinanze.
In totale, i laboratori hanno contato 21 fibre diverse. I ricercatori Dr. Simon Caulton, Dr. Carey Lambert e Dr. Jess Tyson hanno lavorato sul modo in cui operano sia a livello cellulare che molecolare. Sono stati supportati dall’ingegneria genetica delle fibre di Paul Radford e Rob Till. Il team ha quindi iniziato a tentare di collegare una particolare fibra a una particolare molecola sulla superficie della preda. Scoprire quale fibra corrisponde a quale preda potrebbe consentire un approccio ingegneristico che vede predatori su misura prendere di mira diversi tipi di batteri.
Il professor Lovering continua: “Poiché il ceppo di predatori che stavamo osservando proviene dal suolo, ha un ampio raggio di uccisione, rendendo molto difficile l’identificazione di queste coppie di fibre e prede. Tuttavia, al quinto tentativo di trovare i partner abbiamo scoperto una sostanza chimica firma all’esterno dei batteri preda che aderiva perfettamente alla punta della fibra. Questa è la prima volta che una caratteristica di Bdellovibrio è stato abbinato alla selezione della preda.”
Gli scienziati in questo campo saranno ora in grado di utilizzare queste scoperte per chiedere quale set di fibre viene utilizzato dai diversi predatori che studiano e potenzialmente attribuirli a prede specifiche. Una migliore comprensione di questi batteri predatori potrebbe consentirne l’uso come antibiotici, per uccidere i batteri che degradano il cibo o quelli dannosi per l’ambiente.
Il professor Lovering ha concluso: “Sappiamo che questi batteri possono essere utili e, comprendendo appieno come operano e trovano le loro prede, si apre un mondo di nuove scoperte e possibilità”.
La ricerca è stata finanziata dal Wellcome Trust Investigator in Science Award (209437/Z/17/Z).
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