Gli scienziati della Michigan State University hanno prodotto risultati sperimentali e modellistici che fanno luce su come un particolare tipo di enzima funzioni durante la formazione delle spore, potenzialmente promuovere la salute umana e la ricerca sulle malattie.

Il lavoro, pubblicato in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , può portare a nuove strategie per controllare la formazione di spore, cellule altamente resistenti che promuovono la persistenza di alcuni importanti agenti patogeni umani. Questo potrebbe avere implicazioni di più vasta portata, poiché questi enzimi sono ampiamente conservati in quasi tutti gli organismi viventi, compresi gli umani.

"L'idea è che se comprendi il processo di sporulazione, allora potresti essere in grado di escogitare modi per inibirlo o migliorarlo, perché in realtà ci sono alcuni buoni scopi a cui le spore servono, " ha detto Lee Kroos, un professore del Dipartimento di Biochimica e Biologia Molecolare del MSU College of Natural Science e autore senior dello studio. "Ad esempio, le persone stanno progettando spore per mostrare cose sulla loro superficie per fare vaccini o qualcosa che possiamo ingerire, come un probiotico."

Un gruppo di enzimi, note come proteasi intramembrana, o IMMP, regolano diversi processi tagliando le proteine ​​all'interno di una membrana cellulare o vicino alla superficie della membrana. La ricerca condotta da Kroos e dal team di ricerca illumina come l'enzima IMMP interagisce con la proteina che taglia durante la sporulazione, la formazione di batteri dormienti. L'enzima e la proteina si trovano comunemente nei batteri sporigeni. Comprendere come interagiscono le due proteine ​​è il primo passo verso l'elaborazione di strategie per controllare la formazione delle spore.

"Questi IMMP sono come le forbici in una membrana perché tagliano altre proteine ​​e le rilasciano dalla membrana, " disse Kroos, che è anche uno scienziato MSU AgBioResearch. "Le proteine ​​che tagliano possono essere fattori di trascrizione, proteine ​​che regolano altri geni, per esempio, per segnalare una variazione di temperatura, ed è un modo per comunicare attraverso una membrana."

Il postdoc Sabyasachi Halder e lo studente laureato Daniel Parrell nel gruppo Kroos, insieme al collega di biochimica e biologia molecolare Michael Feig e Doug Whitten, direttore della struttura di proteomica per la MSU Research Technology Support Facility, si è concentrato su un modello per agenti patogeni importanti come quello che causa l'antrace. Altri cugini di B. subtilis, chiamati Clostridi, causare malattie come il tetano e il botulismo.

"Le spore sono cellule a riposo, non hanno bisogno di cibo e sono molto resistenti alla secchezza, calore e luce UV, "Kroos ha detto. "È un modo per le cellule di sopravvivere quando le condizioni sono cattive. Questo è davvero importante, perché ci sono un certo numero di agenti patogeni che formano spore e persistono nell'ambiente fino a quando non è presente un ospite adatto".

Il modello potrebbe aiutare a sviluppare farmaci in grado di inibire o potenziare questi tipi di enzimi. Il lavoro ha implicazioni oltre la sporulazione, perché gli enzimi si trovano nell'uomo e in altri animali, così come nelle piante.

"Studiamo gli enzimi nei batteri perché i batteri sono facili da studiare, ma immaginiamo che alcune delle cose fondamentali che impariamo si troveranno nei relativi enzimi in altri organismi, " disse Kroos. "Per esempio, negli esseri umani c'è un enzima correlato che è coinvolto nell'espressione dei geni che controllano il metabolismo del colesterolo e degli acidi grassi e rispondono a certi tipi di stress che causano lo sviluppo delle proteine ​​o l'infiammazione".