Nei batteri Gram-negativi, che includono alcuni dei patogeni umani più devastanti, sono stati finora identificati solo due meccanismi per l'esportazione dei polisaccaridi. Ora un gruppo di ricerca di Max Planck guidato da Lotte Søgaard-Andersen ha identificato un terzo meccanismo completamente nuovo per il modo in cui vengono esportati i polisaccaridi. Questi risultati, pubblicati su mBio , aprono la strada verso una comprensione completa dei meccanismi che mediano la protezione, la motilità e l'interazione di molti agenti patogeni batterici.

I batteri non solo prosperano grazie allo zucchero come fonte di carbonio e di energia, ma producono e secernono anche un'ampia varietà di cosiddetti polisaccaridi. I polisaccaridi sono stringhe di zuccheri e sono i biopolimeri più abbondanti sulla terra. Le lunghe catene di zucchero svolgono ruoli vitali nei batteri a vita libera, commensali e patogeni. Sono anche cruciali per la protezione batterica, rivestendo le cellule contro gli stress ambientali come l'essiccazione, gli effettori immunitari e i predatori. Inoltre, le loro funzioni adesive e strutturali contribuiscono alla colonizzazione della superficie e alla formazione di biofilm. Sono anche importanti per l'applicazione di successo dei vaccini antibatterici. Pertanto, detengono le chiavi per comprendere e controllare le interazioni sia benefiche che patogene tra uomo, animale e pianta-microbo. E, ultimo ma non meno importante, i polisaccaridi sono utilizzati nell'industria alimentare, farmaceutica e medica.

L'esportazione di polisaccaridi è una sfida importante perché le molecole sono chimicamente diverse e molto grandi. Nei batteri Gram-negativi, finora sono noti solo due meccanismi per l'esportazione di polisaccaridi:una proteina OPX della membrana esterna (nelle cosiddette vie Wzx/Wzy- e ABC dipendenti dal trasportatore) e una proteina β-barile della membrana esterna (nelle cosiddette vie sintasi-dipendenti). Tuttavia ci sono esempi di percorsi che non sembrano seguire questi semplici schemi:in particolare, in alcuni percorsi Wzx/Wzy, le proteine ​​β-barile della membrana esterna erano note per essere importanti per l'esportazione di polisaccaridi, ad esempio in Vibrio cholerae e Myxococcus xanthus , ma il meccanismo esatto non era chiaro. Inoltre, altri studi descrivono brevi proteine ​​OPX prive della parte che si integra nella membrana esterna. Qui, non è chiaro come queste proteine ​​possano supportare l'esportazione di polisaccaridi.

Un gruppo di ricerca del Max-Planck-Institute for Terrestrial Microbiology guidato da Lotte Søgaard-Andersen è stato in grado di gettare nuova luce su queste domande. Utilizzando esperimenti e biologia strutturale computazionale, gli scienziati forniscono prove di un meccanismo completamente nuovo su come i batteri possono esportare polisaccaridi attraverso la membrana esterna. Johannes Schwabe, uno studente laureato e autore principale dello studio, e la dott.ssa María Pérez-Burgos affermano:"Abbiamo iniziato esaminando da vicino il percorso Wzx/Wzy-dipendente per la sintesi di un polisaccaride secreto chiamato EPS in M. xanto."

Secondo le attuali conoscenze, l'EPS verrebbe secreto attraverso la membrana esterna da una proteina OPX integrata nella membrana. Tuttavia, il gruppo ha scoperto che anche una proteina β-barile della membrana esterna denominata EpsX è importante per l'esportazione di EPS. "Quindi, sorprendentemente, abbiamo scoperto una corrispondente proteina OPX corta periplasmatica EpsY che manca completamente della parte che copre la membrana esterna. Insieme al Dr. Timo Glatter, abbiamo anche scoperto che EpsX ed EpsY interagiscono direttamente".

Sulla base delle loro osservazioni e della biologia strutturale computazionale, gli scienziati propongono che EpsX ed EpsY rappresentino un nuovo tipo di translocon per l'esportazione di polisaccaridi attraverso la membrana esterna, dove una proteina β-barile funziona esplicitamente come parte esterna della membrana in un complesso bipartito con una proteina OPX interamente periplasmatica.

Secondo Lotte Søgaard-Andersen, questa conoscenza dettagliata potrebbe aprire nuovi modi per controllare i batteri patogeni. Spiega:"Marco Herfurth, uno studente laureato nel mio gruppo di ricerca, ha scoperto utilizzando la genomica computazionale che sistemi compositi simili sono diffusi nei batteri Gram-negativi.

"Ad esempio, questo nuovo sistema spiega come V. cholerae secerne il suo polisaccaride VPS, che è importante per la formazione e la virulenza del biofilm. Pertanto, i nostri risultati non solo hanno implicazioni significative per la nostra comprensione dell'esportazione di polisaccaridi in M. xanthus, ma anche profonde implicazioni per la nostra comprensione dell'esportazione di polisaccaridi in generale nei batteri Gram-negativi". + Esplora ulteriormente

Per sfondare lo scudo protettivo dei batteri, prendi di mira il creatore di scudi