I batteri caricano le loro siringhe | ScienceDaily

Batteri patogeni del genere Salmonella O Yersinia possono utilizzare minuscoli apparati di iniezione per iniettare proteine ​​dannose nelle cellule ospiti, con grande disagio della persona infetta. Tuttavia, non è solo con l’obiettivo di controllare le malattie che i ricercatori stanno studiando il meccanismo di iniezione di questi cosiddetti sistemi di secrezione di tipo III, noti anche come “iniettisomi”.

Se la struttura e la funzione dell’iniettisoma fossero pienamente comprese, i ricercatori sarebbero in grado di dirottarlo per fornire farmaci specifici nelle cellule, come le cellule tumorali. In effetti, la struttura dell’iniettisoma è già stata chiarita. Tuttavia, non era chiaro come i batteri caricassero le loro siringhe in modo che le proteine ​​giuste venissero iniettate al momento giusto.

I componenti mobili dell’iniettisoma cercano proteine

Un team di scienziati guidato da Andreas Diepold dell’Istituto Max Planck per la microbiologia terrestre di Marburg e Ulrike Endesfelder dell’Università di Bonn è ora in grado di rispondere a questa domanda: i componenti mobili dell’iniettisoma setacciano la cellula batterica alla ricerca delle proteine da iniettare, i cosiddetti effettori. Quando incontrano un effettore, lo trasportano come un bus navetta fino al cancello dell’ago per iniezione.

“Il modo in cui le proteine ​​della piattaforma di smistamento nel citosol si legano agli effettori e consegnano il carico al cancello di esportazione dell’iniettisoma legato alla membrana è paragonabile ai processi in un terminal merci”, spiega Stephan Wimmi, primo autore dello studio come ricercatore post-dottorato. ricercatore nel laboratorio di Andreas Diepold. “Pensiamo che questo meccanismo navetta aiuti a rendere l’iniezione efficiente e specifica allo stesso tempo: dopo tutto, i batteri devono iniettare rapidamente le proteine ​​giuste per evitare, ad esempio, di essere riconosciuti ed eliminati dal sistema immunitario.”

Per ottenere questa visione dell’importante meccanismo di caricamento dell’iniettisoma, i ricercatori hanno dovuto applicare nuove tecniche. “I metodi convenzionali, normalmente utilizzati per rilevare se le proteine ​​si legano tra loro, non hanno funzionato per rispondere a questa domanda, forse perché gli effettori vengono legati solo per un breve periodo e poi immediatamente iniettati”, spiega Andreas Diepold, leader del gruppo di ricerca. presso il Max Planck Institute e co-leader dello studio. “Ecco perché abbiamo dovuto analizzare questo legame in situ nei batteri viventi.”

“Per misurare queste interazioni transitorie abbiamo utilizzato due nuovi approcci che funzionano nelle cellule viventi, l’etichettatura di prossimità e il tracciamento di singole particelle”, aggiunge Ulrike Endesfelder, il cui gruppo ha lavorato allo studio in tre luoghi diversi: l’Istituto Max Planck di Marburg. , Carnogie Mellon University di Pittsburgh, PA, USA, e presso l’Università di Bonn. L’etichettatura di prossimità, in cui una proteina marca i suoi vicini immediati come un pennello, ha permesso loro di dimostrare che gli effettori del batterio si legano ai componenti mobili dell’iniettisoma. Questo legame è stato esaminato in modo più dettagliato utilizzando il tracciamento di singole particelle, un metodo di microscopia ad alta risoluzione in grado di seguire le singole proteine ​​nelle cellule. Questi metodi, che il team chiama “biochimica in situ”, cioè indagini biochimiche sul posto, hanno reso possibile la svolta.

I ricercatori vogliono poi utilizzare il loro metodo per studiare altri meccanismi utilizzati dai batteri per causare infezioni. “Più sappiamo su come i batteri utilizzano questi sistemi durante un’infezione, meglio possiamo capire come possiamo influenzarli, sia per prevenire le infezioni o per modificare i sistemi per utilizzarli nei campi della medicina o della biotecnologia, ” dice Andreas Diepold.