I ricercatori hanno scoperto che le particelle proteiche tossiche, a forma di ombrelli batteri del suolo conosciuto come Streptomiceti secernono per soffocare i concorrenti, soprattutto altri della loro stessa specie.
Le particelle di tossina antibatterica a forma di ombrello si spostano verso e attaccano una cellula bersaglio batterica. Credito immagine: Angela Gao/Università di Washington
La scoperta delle particelle tossiche ombrello e le relative informazioni sulla loro struttura, composizione e modalità d’azione sono state pubblicate nel Natura.
Le proteine della tossina ombrello sono l’ultimo esempio dei vari attacchi di questi batteri sui loro rivali microscopici. Le affollate e diverse comunità di batteri in cui vivono sono un miscuglio di attacchi, contrattacchi e difese antimicrobiche.
Paradossalmente, molti antibiotici utilizzati clinicamente derivano direttamente o si ispirano a molecole che i batteri usano gli uni contro gli altri nel loro habitat naturale. Streptomiceti Le armi chimiche contro i loro concorrenti sono una delle fonti più ricche di tali molecole. Tra questi c’è il comune farmaco ad ampio spettro streptomicina.
Ciò che rende diverse queste tossine antibatteriche appena rilevate è che, a differenza del Streptomiceti antibiotici a piccole molecole, le tossine ombrello sono grandi complessi composti da più proteine. Sono anche molto più specifici nei confronti dei batteri che prendono di mira, rispetto agli antibiotici a piccole molecole.
Gli autori dell’articolo su Nature ipotizzano che le proprietà di queste tossine ombrello spieghino perché sono sfuggite alla scoperta dopo più di 100 anni di ricerca sulle tossine prodotte da Streptomiceti.
I geni che codificano per le tossine ombrello sono stati originariamente scoperti attraverso una ricerca bioinformatica di nuove tossine batteriche. Negli esperimenti biochimici e genetici condotti da Qinqin Zhao nel laboratorio di microbiologia di Joseph Mougous presso la School of Medicine dell’Università di Washington, gli scienziati hanno appreso che queste tossine si associano ad altre proteine in un grande complesso.
La microscopia crioelettronica di questi complessi proteici è stata eseguita da Young Park nel laboratorio di David Veesler, professore di biochimica presso la UW School of Medicine e ricercatore dell’Howard Hughes Medical Institute.
Questi studi hanno rivelato che i complessi di tossine isolati da Qinqin assumono un aspetto sorprendente che si addice alla loro scoperta a Seattle. Sembrano ombrelli.
“La forma di queste particelle è piuttosto peculiare e sarà interessante nel lavoro futuro scoprire come la loro insolita morfologia le aiuta a eliminare i batteri bersaglio”, ha osservato Mougous, professore di microbiologia presso la UW School of Medicine e investigatore medico Howard Hughes. .
Gli scienziati hanno quindi cercato di determinare gli obiettivi di queste tossine esaminando i loro effetti su ogni organismo che potevano concepibilmente colpire, dai funghi a 140 batteri diversi, compresi alcuni prelevati da piante di sorgo nel laboratorio dell’autore dello studio Devin Coleman presso l’Università della California. Berkeley e il Servizio di ricerca agricola del Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti. .
Tra questi potenziali avversari, le tossine hanno preso di mira specificamente i loro stessi fratelli: altri Streptomiceti specie.
“Pensiamo che questa squisita specificità possa essere dovuta alle proteine che compongono i raggi dell’ombrello, che variano tra le particelle. Questi includono proteine che potrebbero attaccarsi a zuccheri specifici presenti sulla superficie dei batteri concorrenti”, ha commentato l’autore dello studio S. Brook Peterson, uno scienziato senior del laboratorio Mougous.
Analizzando le migliaia di genomi batterici disponibili al pubblico, gli autori dello studio Dapeng Zhang della St. Louis University e il suo studente laureato Youngjun Tan hanno scoperto che anche molte altre specie di batteri hanno i geni per produrre tossine delle particelle ombrello. È interessante notare che tutte queste specie formano filamenti ramificati, una modalità insolita di crescita tra i batteri.
Oltre alle molte domande rimanenti sulla biologia di base delle particelle tossiche dell’ombrello, Mougous e i suoi colleghi sono incuriositi dalle loro potenziali applicazioni cliniche.
Sospettano che i batteri che causano la tubercolosi e la difterite possano essere sensibili alle tossine dell’ombrello. Notano che questi stessi batteri sono diventati resistenti agli antibiotici tradizionali. Gli scienziati hanno suggerito che potrebbe valere la pena esplorare le particelle di tossine ombrello per il loro potenziale di sconfiggere questi gravi batteri patogeni.
Fonte: Università di Washington
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
