Per decenni, gli scienziati sono rimasti perplessi su come alcuni virus chiamati fagi possano infettare e disarmare i batteri patogeni, fornendo una potenziale difesa naturale contro le infezioni batteriche. Ora, i ricercatori dell’Università della California, Berkeley, hanno risolto questo mistero, scoprendo i meccanismi molecolari dettagliati attraverso i quali i fagi neutralizzano le difese di questi batteri patogeni. I loro risultati, pubblicati sulla rivista Nature Structural &Molecular Biology, fanno luce su un aspetto fondamentale della biologia dei fagi e aprono nuove strade per esplorare terapie basate sui fagi per combattere le infezioni batteriche. "Si tratta di un importante passo avanti nella nostra comprensione di come i fagi interagiscono con i batteri", ha affermato Jennifer Doudna, premio Nobel e biochimica della UC Berkeley che ha guidato il gruppo di ricerca. "Abbiamo finalmente svelato il segreto di come i fagi siano in grado di aggirare i meccanismi protettivi dei batteri patogeni e di distruggerli efficacemente." Al centro di questo meccanismo c’è un sistema molecolare “serratura e chiave”. I batteri patogeni possiedono strutture proteiche uniche chiamate sistemi CRISPR-Cas che agiscono come difese immunitarie contro i virus invasori. Questi sistemi identificano e prendono di mira il materiale genetico dei virus, impedendone la replicazione e proteggendo i batteri dalle infezioni. Tuttavia, i fagi hanno sviluppato una contromisura intelligente. Producono proteine ​​specializzate note come anti-CRISPR, che si legano e bloccano specificamente il meccanismo CRISPR-Cas dei batteri. Neutralizzando questo sistema di difesa, i fagi prendono il sopravvento e possono infettare e replicarsi con successo all'interno dei batteri. Utilizzando una combinazione di tecniche biochimiche, strutturali e genetiche, i ricercatori hanno individuato le interazioni precise tra le proteine ​​anti-CRISPR e i componenti CRISPR-Cas. Hanno mostrato come queste proteine ​​anti-CRISPR imitano le sequenze di DNA prese di mira dal sistema CRISPR-Cas, agendo come esche che distraggono e rendono inefficace il meccanismo di difesa. "È come se i fagi utilizzassero una chiave principale per sbloccare il sistema di sicurezza dei batteri", ha spiegato l'autore principale Benjamin Rauch, ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Doudna. "Imitando gli obiettivi del DNA del sistema CRISPR-Cas, le proteine ​​anti-CRISPR ingannano i batteri e creano una finestra di opportunità affinché il fago possa prendere il controllo." La comprensione di questo meccanismo molecolare ha anche importanti implicazioni per lo sviluppo di terapie basate sui fagi, note come terapia fagica. I fagi hanno attirato l’attenzione come potenziali alternative agli antibiotici, offrendo un modo per colpire e distruggere specifici batteri patogeni lasciando incolumi i batteri intestinali benefici. Progettando i fagi per trasportare carichi terapeutici o migliorando la loro capacità di superare le difese batteriche, le conoscenze acquisite da questo studio potrebbero contribuire allo sviluppo di terapie fagiche più efficaci. I fagi sono particolarmente promettenti per il trattamento delle infezioni batteriche diventate resistenti agli antibiotici tradizionali, offrendo una rinnovata speranza nella lotta contro gli agenti patogeni resistenti ai farmaci. Andando avanti, i ricercatori intendono indagare sulle implicazioni più ampie di questi risultati ed esplorare le potenziali applicazioni delle proteine ​​anti-CRISPR in vari contesti biotecnologici e terapeutici. Svelando i segreti delle interazioni fago-batteri, sperano di sfruttare il potere di questi agenti biologici naturali per combattere alcune delle sfide sanitarie globali più urgenti.