All'interno del «centro di comando crisi» di una cellula batterica
Queste scoperte, pubblicate nell'ultima edizione della rivista Science, hanno aumentato la nostra comprensione su come i batteri sopravvivono in ambienti inclementi e mutevoli
Scienziati finanziati dall'UE hanno gettato nuova luce sui «centri di comando» in situazioni di crisi dei batteri, molecole gigantesche che aiutano i batteri a lanciare una rapida risposta ad un'ampia gamma di sollecitazioni e pericoli. Queste scoperte, pubblicate nell'ultima edizione della rivista Science, hanno aumentato la nostra comprensione su come i batteri sopravvivono in ambienti inclementi e mutevoli.
Il cuore del sistema di gestione batterico dello stress è costituito da una grande molecola chiamata «stressosoma». Si è scoperto che i batteri esaminati in questo studio possedevano circa 20 di queste strutture disseminate in modo abbastanza uniforme all'interno della cellula. Gli stressosomi sono in grado di rispondere velocemente a un'ampia gamma di fattori ambientali (compresi cambiamenti di luce, temperatura o salinità) e di innescare una risposta progettata per garantire la sopravvivenza della cellula. Tuttavia, fino ad ora i meccanismi di questo processo erano ignoti.
In quest'ultima ricerca, gli scienziati hanno utilizzato tecniche di imaging all'avanguardia e anche la fonte di luce di sincrotrone Diamond nel Regno Unito nella loro tentativo di arrivare al nocciolo dello stressosoma. Questo ha permesso loro di vedere l'attività delle singole proteine nello stressosoma.
Quando l'ambiente esterno si modifica in un modo che potrebbe risultare dannoso per il batterio, un segnale di pericolo viene inviato dalla superficie della cellula verso il suo interno. Non appena lo stressosoma percepisce il segnale di pericolo, una grande quantità di proteine chiamate RSBT si stacca dalla struttura. A sua volta questo innesca una serie di reazioni che portano alla produzione di oltre 150 nuove proteine che aiutano la cellula ad adattarsi e a sopravvivere nel suo nuovo ambiente.
«La cascata di eventi all'interno delle cellule batteriche che si produce quando lo stressosoma riceve i segnali di pericolo porta a una maggiore trascrizione di particolari geni all'interno della cellula,» ha spiegato il prof. Marin van Heel dell'Imperial College di Londra, nel Regno Unito. «Questo significa che alcuni geni già attivi nella cellula vengono aumentati in modo da incrementare i livelli di determinate proteine nella cellula. Queste modificazioni alla struttura delle proteine della cellula permettono a quest'ultima di sopravvivere in un ambiente ostile o difficile.»
«Gli stressosomi della cellula sono molto bravi nel loro ruolo di centro di comando in situazioni di crisi, poiché forniscono una risposta molto veloce ed efficace ai pericoli,» ha aggiunto il dott. Tim Grant, dell'Imperial College di Londra. «La reazione a catena che innescano produce dei risultati molto velocemente, e questo permette ai batteri di adattarsi ai cambiamenti dell'ambiente in modo quasi istantaneo.»
La squadra desidera ora sfruttare delle tecniche ancora più avanzate di imaging per esaminare più in profondità i meccanismi dello stressosoma. Utilizzando il nuovo microscopio ad alta risoluzione che sfrutta la criomicroscopia elettronica presso l'Istituto Max Planck di Martinsried, in Germania, essi sperano di essere in grado di vedere i singoli componenti delle proteine che formano lo stressosoma.
Il supporto dell'UE alla ricerca è giunto dal progetto 3DEM («Three-dimensional electron microscopy«), che è finanziato nell'ambito dell'area tematica «Scienze della vita, genomica e biotecnologie per la salute» del Sesto programma quadro (6°PQ).