La scoperta delle particelle tossiche ombrello e le relative informazioni sulla loro struttura, composizione e modalità d'azione sono state pubblicate su Nature .

Le proteine ​​della tossina ombrello sono l'ultimo esempio degli attacchi vari e combattivi di questi batteri contro i loro rivali microscopici. Le comunità batteriche affollate e diversificate 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. L'arma chimica degli streptomiceti contro i loro concorrenti è 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 delle piccole molecole degli antibiotici degli Streptomiceti, le tossine ombrello sono grandi complessi composti da più proteine. Sono anche molto più specifici riguardo ai batteri che prendono di mira.

Gli autori dell'articolo ipotizzano che queste proprietà delle tossine ombrello spieghino perché sono sfuggite alla scoperta in oltre 100 anni di ricerca sulle tossine prodotte dagli Streptomyces.

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 sono associate 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 l'Howard Hughes Medical Institute. investigatore.

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 prendevano di mira specificamente i loro stessi fratelli:altre specie di Streptomyces.

"Pensiamo che questa squisita specificità possa essere dovuta alle proteine ​​che compongono i raggi dell'ombrello, che variano tra le particelle. Queste 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 numerose domande ancora senza risposta 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. Potrebbe valere la pena esplorare le particelle tossiche dell'ombrello, hanno suggerito gli scienziati, per il loro potenziale di sconfiggere questi gravi batteri patogeni.