Per sbarazzarsi di concorrenti sgradevoli, alcuni batteri usano un fucile subacqueo di dimensioni nanometriche. I ricercatori del Biozentrum dell'Università di Basilea hanno acquisito nuove conoscenze sulla costruzione, modalità di azione e riciclaggio di quest'arma. Come riportano sul giornale Microbiologia della natura , il fucile perfora le celle vicine in pochi millesimi di secondo e inietta un cocktail di tossine.

Milioni di minuscoli microbi sulle foglie, pietre o la nostra pelle si accalcano per lo spazio. E quasi ovunque, devono competere per risorse e nutrienti. Nel corso dell'evoluzione, alcuni batteri hanno quindi sviluppato un'arma per iniettare un cocktail tossico in concorrenti e rivali, eliminandoli così. quest'arma, simile a un fucile subacqueo, è chiamato sistema di secrezione di tipo VI (T6SS).

Due anni fa, Il prof. Marek Basler ha determinato la struttura atomica del fucile nello stato "post-coro". Nello studio attuale, la sua squadra ha risolto la struttura del fucile "pronto al fuoco". Sulla base di questi risultati, i ricercatori hanno modellato il funzionamento del fucile subacqueo T6SS. È composto da componenti tra cui una guaina e una lancia con punta acuminata. La guaina è composta da oltre 200 collegati, anelli proteici a forma di ruota dentata che sono assemblati attorno alla lancia rigida interna. Quando T6SS si attiva, la guaina si contrae rapidamente e spinge la lancia tossica fuori dalla cellula, che può quindi penetrare nelle cellule vicine dove rilascia tossine mortali. "Finora, ci sono state solo ipotesi su come la struttura della guaina T6SS cambia durante la contrazione, " dice Basler. "Utilizzando la microscopia crioelettronica disponibile presso C-CINA, ora abbiamo ottenuto un'immagine della lancia e della guaina estesa in risoluzione atomica."

Confrontando le strutture degli stati estesi e contratti, i ricercatori hanno modellato in dettaglio come funziona il T6SS. "Durante la contrazione della guaina, squillo dopo squillo gira e si avvicina al precedente squillo, mentre il diametro dell'anello si espande e quindi rilascia la lancia, " spiega Basler. "Questa combinazione di restringimento e tornitura della guaina provoca la perforazione di un foro nelle celle bersaglio. In meno di due millisecondi, la guaina T6SS si contrae per metà della sua lunghezza e allo stesso tempo, la lancia tossica fuoriesce a spirale come una vite. Perciò, i batteri hanno un trapano estremamente potente."

Dopo aver sparato T6SS, i batteri riutilizzano i singoli componenti della guaina per assemblare un nuovo fucile subacqueo. "Per molto tempo, non era chiaro perché si smontasse solo la guaina contratta, ma la guaina estesa no, " dice Basler. "Ora, potremmo vedere che un certo dominio proteico è esposto sulla superficie della guaina durante la contrazione e può essere riconosciuto da una specifica proteina responsabile dello smantellamento della guaina. Nello stato di guaina estesa, questo dominio è nascosto, e la guaina T6SS è quindi protetta dallo smontaggio."

I ricercatori continueranno a studiare il fucile. "Uno dei nostri progetti è dedicato alla questione di come il T6SS è incorporato nell'involucro delle cellule batteriche. Poiché il fucile viene sparato con una forza così elevata, deve essere saldamente ancorato, altrimenti sparare non funzionerebbe correttamente, o potrebbe persino uccidere gli stessi batteri che trasportano armi."