Ricercatori della Binghamton University, La State University di New York ha scoperto il modo unico in cui un tipo di batterio Gram-negativo rilascia le tossine che ci fanno ammalare. Comprendere questo meccanismo può aiutare a progettare modi migliori per bloccare e infine controllare quelle tossine.

L'assistente professore Xin Yong e lo studente laureato Ao Li del Dipartimento di Ingegneria Meccanica, insieme al Professore Associato Jeffrey W. Schertzer del Dipartimento di Scienze Biologiche, pubblicato i loro risultati nel Journal of Biological Chemistry .

Lo studio ha esaminato il modo in cui i batteri comunicano tramite il trasporto di piccole molecole. Yong e Schertzer hanno spiegato che le molecole di comunicazione stimolano la produzione di vescicole della membrana esterna. Questi piccoli pacchetti poi germogliano dalla superficie del batterio e contengono tossine altamente concentrate.

Originariamente, è stato ipotizzato che la molecola di comunicazione inducesse la produzione di vescicole controllando l'espressione genica, ma non è quello che sta succedendo.

Yong e Schertzer hanno deciso di lavorare insieme su un modello per capire di più su come la molecola di comunicazione si inserisce nella membrana dei batteri per stimolare fisicamente la produzione di questi veicoli di consegna delle tossine.

"È difficile vedere i dettagli molecolari a quel livello, " ha spiegato Schertzer. "Ma con l'esperienza del Dr. Yong, siamo stati in grado di costruire un modello computazionale che ci ha aiutato a capire cosa succede effettivamente tra le singole molecole".

Il modello di Yong ha permesso loro di osservare i dettagli della molecola e di comprendere meglio come interagiva con la membrana in un lasso di tempo molto breve.

"La nostra scoperta più importante è che la molecola di comunicazione deve entrare nella membrana in un modo molto specifico, " disse Schertzer. "Si piega come un libro, poi si espanderà una volta entrato nella membrana."

Schertzer e Yong hanno spiegato che la molecola di comunicazione ha sia una testa che una coda che sono note per essere flessibili, ma non si aspettavano questo tipo di cambiamento. Nel futuro, sperano di testare cosa cambierebbe nell'interazione quando la coda viene rimossa o la testa viene modificata.

Sebbene lo studio possa sembrare abbastanza specifico, ha alcune implicazioni più ampie per tutti i batteri Gram-negativi.

"Probabilmente i batteri gram-negativi hanno tutti tipi simili di molecole di comunicazione. Ci siamo concentrati sulla molecola PQS [Pseudomonas Quinolone Signal] di Pseudomonas aeruginosa perché è stata la prima scoperta ed è la meglio studiata, " ha detto Yong. "Altre specie Gram-negative, come E. coli, possono trasferire le proprie molecole di comunicazione in un modo simile."

Imparare di più su come i batteri Gram-negativi comunicano tra loro può aiutare i ricercatori a comprendere meglio le interazioni multispecie e come controllare eventualmente questi tipi di infezioni ad alto rischio.

"Questo studio è stato una testimonianza di quanto possa essere utile il lavoro interdisciplinare, " ha detto Schertzer. "Avevamo raggiunto un limite con ciò che poteva essere fatto sperimentalmente e avevamo bisogno del modello del Dr. Yong per sviluppare una logica per come la molecola interagiva con la membrana. Più importante, questo lavoro ha generato una serie di nuove domande che ora stiamo continuando a indagare".

Lo studio, "La conformazione molecolare influenza l'interazione del segnale di Pseudomonasquinolone con la membrana esterna batterica, " è stato pubblicato nel Journal of Biological Chemistry .