Uno studio condotto in C. elegans i nematodi possono portare a un trattamento migliore di una rara malattia genetica umana che causa gravi sintomi neurologici che portano alla morte nella prima infanzia. Nel loro rapporto pubblicato in Natura chimica biologia , due investigatori del Massachusetts General Hospital (MGH) descrivono la scoperta che C. elegans può acquisire il cofattore di molibdeno (Moco) - una molecola essenziale per la funzione degli enzimi essenziali - consumando batteri E.coli, la prima prova che Moco può essere trasferito tra specie. I ricercatori hanno anche identificato la via metabolica responsabile dei sintomi osservati nella carenza di Moco.

"Fino ad ora, Si pensava che Moco fosse troppo instabile per essere scambiato tra cellule e tessuti, molto meno tra organismi separati da un miliardo di anni di evoluzione, ", afferma l'autore principale Kurt Warnhoff, dottorato di ricerca, MGH Biologia Molecolare. "Ma abbiamo scoperto che l'interazione tra queste specie è abbastanza robusta. Batteri isolati da frutti in decomposizione, un tipico C. elegans habitat, erano in grado di fornire Moco ai nematodi. Questa capacità di C. elegans estrarre Moco dal suo microbioma è intrigante e offre la speranza che potremmo essere in grado di sfruttare sistemi simili per fornire Moco maturo a pazienti con carenza di Moco".

Molte reazioni essenziali alla vita richiedono l'azione di enzimi, molti dei quali, a sua volta, richiedono molecole chiamate cofattori o coenzimi per funzionare correttamente. Uno di questi coenzima, Mocco, è necessario per l'incorporazione dell'elemento molibdeno in diversi importanti enzimi. Negli umani, mutazioni genetiche negli enzimi che sintetizzano Moco causano deficit di Moco. I neonati affetti sviluppano convulsioni, deterioramento del tessuto cerebrale, ritardo dello sviluppo e di solito muoiono entro i primi mesi di vita. Si stima che la carenza di Moco colpisca 1 su 100, 000 a 200, 000 nascite.

Animali sani da C. elegans agli esseri umani possono sintetizzare Moco all'interno dei loro corpi. in mutante C. elegans che non può sintetizzare Moco, il normale sviluppo si arresta e gli animali muoiono a meno che non vengano alimentati con una dieta batterica contenente il coenzima, parallelamente agli effetti della carenza di Moco negli esseri umani. Usando C. elegans genetica per indagare su come la carenza di Moco porta alla morte, Warnhoff e l'autore senior Gary Ruvkun, dottorato di ricerca, anche di Biologia Molecolare MGH, identificato il percorso che normalmente rompe gli amminoacidi contenenti zolfo metionina e cisteina come il colpevole. Un sottoprodotto di tale degradazione è il rilascio di solfito, una tossina usata come conservante in molti alimenti, e i ricercatori hanno scoperto che la mancanza di Moco inattiva l'enzima SUOX che normalmente disintossica il solfito, portando alla morte dei nematodi.

Dice Ruvkun, un professore di genetica alla Harvard Medical School, "Queste intuizioni molecolari offrono potenziali vie terapeutiche per il trattamento della carenza di Moco. Limitare l'esposizione a composti contenenti zolfo e inattivare gli enzimi che generano solfito potrebbe alleviare i difetti fisiologici e la conseguente morte che sono inevitabili nella carenza di Moco umana".

Scoprire che la semplice ingestione di E.coli produttori di Moco era sufficiente per sostenere la crescita e lo sviluppo di Moco-carenti C. elegans suggerisce che il coenzima potrebbe funzionare come una vitamina. I ricercatori hanno scoperto che circa i due terzi dei genomi batterici sintetizzano Moco, indicando che i nematodi potrebbero dipendere dai batteri per fornire questo cofattore essenziale per la maggior parte del tempo. Ora Warnhoff e Ruvkun e lavorando per discernere come C. elegans determina quando sintetizzare Moco all'interno del suo corpo e quando ingerirlo come "integratore alimentare, " dai batteri che consuma.