Una collaborazione unica tra due laboratori dell’UT Southwestern Medical Center – uno che studia i batteri e un altro che studia i virus – ha identificato due proteine immunitarie che sembrano fondamentali per combattere le infezioni. I risultati, pubblicati su PLOS Pathogens , potrebbero portare a nuove strategie per il trattamento delle infezioni microbiche e persino del cancro, hanno affermato gli autori.
"Studiando come le proteine batteriche possono promuovere la replicazione virale, abbiamo scoperto nuovi fattori che bloccano la replicazione del virus in organismi che vanno dalle falene agli esseri umani", ha affermato Don Gammon, Ph.D., professore assistente di microbiologia presso l'UT Southwestern.
Il dottor Gammon ha co-condotto lo studio con Neal Alto, Ph.D., professore di microbiologia e membro dell'Harold C. Simmons Comprehensive Cancer Center presso UTSW, e il primo autore Aaron Embry, B.A.Sc., uno studente ricercatore laureato mentore nel Gammon Lab e nell'Alto Lab.
Il laboratorio del dottor Gammon utilizza molecole note come proteine di evasione immunitaria prodotte dai virus. Lo studio di queste proteine, che disabilitano parti del sistema immunitario per consentire ai virus di replicarsi nelle cellule, può far luce su come il sistema immunitario prende di mira le infezioni virali.
Come i virus, anche alcuni batteri si replicano all'interno delle cellule di altri organismi con l'aiuto di proteine note come effettori, molte delle quali ostacolano le risposte immunitarie, ha spiegato il dottor Alto. L'identificazione delle proteine effettrici batteriche è uno degli obiettivi del suo laboratorio.
Dott. Gammon e Alto hanno pensato che, unendo le loro competenze, avrebbero potuto essere in grado di identificare i meccanismi immunitari utilizzati dagli organismi per affrontare le infezioni sia batteriche che virali.
Hanno utilizzato una tecnica genetica per indurre le cellule della falena a produrre individualmente 210 effettori batterici che vengono prodotti collettivamente da sette diversi agenti patogeni batterici. Hanno poi testato la capacità di queste cellule alterate di consentire la replicazione da parte di quattro tipi di arbovirus, responsabili di milioni di infezioni umane ogni anno.
Sebbene gli arbovirus siano generalmente trasmessi da insetti ematofagi, come le zanzare, di solito non riescono a replicarsi nelle cellule delle falene.
Usando questo metodo, i ricercatori hanno identificato sei effettori che hanno permesso a tutti e quattro gli arbovirus di moltiplicarsi all'interno delle cellule della falena. Sebbene ciascuno dei quattro arbovirus potesse replicarsi in qualche modo nelle cellule umane, l'alterazione genetica delle cellule umane per produrre questi effettori ha potenziato significativamente la riproduzione virale.
Individuando solo uno di questi effettori – una proteina chiamata IpaH4 isolata da un batterio che infetta l’uomo chiamato Shigella flexneri – in ulteriori esperimenti è stato dimostrato che questa proteina impediva ai meccanismi immunitari cellulari di ostacolare la replicazione virale degradando due proteine chiamate SHOC2 e PSMC1, che non avevano precedentemente collegato all'immunità antimicrobica.
Poiché sia le cellule della falena che quelle umane producono queste proteine, ha detto il dottor Alto, sembrano essere sorte all'inizio dell'evoluzione in un antenato comune a entrambi gli organismi. Pertanto, queste proteine probabilmente svolgono un ruolo importante nell'immunità innata in molti organismi del regno animale.
La ricerca futura su come SHOC2 e PSMC1 operano all'interno del sistema immunitario potrebbe portare a nuovi progetti di farmaci antibatterici e antivirali, ha affermato il dottor Gammon. Potrebbe anche aprire la strada a nuove terapie per curare altre malattie, compreso il cancro, ha aggiunto.
Come le cellule della falena, che sono naturalmente resistenti alla replicazione di alcuni virus, anche alcuni tipi di cellule tumorali ostacolano la riproduzione virale, impedendo l'uso efficace di un trattamento contro il cancro noto come terapia oncolitica, in cui le infezioni virali vengono utilizzate per uccidere le cellule tumorali.
I ricercatori intendono continuare a studiare il modo in cui la proteina IpaH4 e alcuni altri effettori batterici influenzano l'immunità antimicrobica.
Ulteriori informazioni: Aaron Embry et al, Sfruttare le proteine effettrici batteriche per scoprire il meccanismo dell'ospite antivirale evolutivamente conservato, PLOS Pathogens (2024). DOI:10.1371/journal.ppat.1012010
Informazioni sul giornale: Patogeni PLoS
Fornito da UT Southwestern Medical Center
