Un team internazionale guidato da ricercatori dell’Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) ha utilizzato immagini all’avanguardia per catturare una pompa proteica che funziona in tempo reale. I risultati hanno rivelato come i batteri inviano le proteine ​​fuori dalla cellula, un meccanismo legato alla patogenesi batterica e alla formazione del biofilm. I sistemi di secrezione batterica sono interessanti anche nel campo della biotecnologia e della medicina, poiché possono essere utilizzati per fornire proteine ​​terapeutiche a specifiche cellule bersaglio.

I batteri Gram-negativi sono in grado di inviare proteine ​​attraverso le loro membrane esterne attraverso una grande macchina molecolare nota come sistema di secrezione di tipo II (T2SS). Questa pompa è composta da circa 15 componenti proteici che lavorano insieme come una siringa, consentendo ai batteri di inviare proteine ​​effettrici nell'ambiente circostante.

"Utilizzando la microscopia crioelettronica, siamo stati in grado di visualizzare questo assemblaggio multiproteico, chiamato secretina, a livello molecolare. La secretina forma il canale attraverso il quale vengono espulse le proteine ​​effettrici", ha spiegato il dott. Daniel Depo, primo autore dello studio. l'articolo e uno studioso post-dottorato presso l'OIST.

Una delle sfide nell’imaging delle strutture biologiche è mantenerle il più vicino possibile al loro stato nativo. Ciò è particolarmente importante per i complessi proteici come la secretina, che sono strutture dinamiche costantemente soggette a cambiamenti conformazionali.

"Ciò che rende il nostro studio diverso dai precedenti è che abbiamo fotografato la secretina mentre funziona, in un processo chiamato crio-intrappolamento", ha affermato il dott. Depo. "Questo approccio ci consente di acquisire una serie di istantanee durante le diverse fasi del ciclo di secrezione."

Gli scienziati hanno utilizzato una combinazione di tecniche di imaging, tra cui la crio-EM a singola particella e la microscopia a forza atomica ad alta velocità, per catturare la struttura e la funzione della secretina. I risultati hanno rivelato come la secretina formi un canale recintato e come interagisca con le proteine ​​effettrici per consentire l'efficiente secrezione delle proteine ​​fuori dalla cellula.

"Il meccanismo della secrezione proteica nei batteri gram-negativi è stato studiato per decenni", ha affermato il professor James Hurley, autore senior dell'articolo e capo della Molecular Cryo-Imaging Facility dell'OIST. "Questo processo di secrezione gioca un ruolo importante nel modo in cui i batteri interagiscono con l'ambiente circostante, ad esempio causando malattie nelle piante o negli animali. Comprendendo i meccanismi a livello molecolare, speriamo di ottenere informazioni su nuove strategie per lo sviluppo di farmaci in grado di inibire questi batteri". processi."

Questa ricerca, pubblicata su Nature Communications, apre nuove strade per comprendere la struttura e la funzione del T2SS e aiuterà nello sviluppo continuo di nuove strategie terapeutiche mirate al percorso di secrezione.