Formazione di fori. Credito:Edward S. Parsons et al. UCL
Per uccidere i batteri nel sangue, il nostro sistema immunitario si basa su nanomacchine in grado di aprire buchi mortali nei loro bersagli. Gli scienziati dell'UCL hanno ora filmato queste nanomacchine in azione, scoprire un collo di bottiglia chiave nel processo che aiuta a proteggere le nostre cellule.
La ricerca, pubblicato in Comunicazioni sulla natura , ci fornisce una migliore comprensione di come il sistema immunitario uccide i batteri e perché le nostre cellule rimangono intatte. Questo può guidare lo sviluppo di nuove terapie che sfruttano il sistema immunitario contro le infezioni batteriche, e strategie che riutilizzano il sistema immunitario per agire contro altre cellule canaglia nel corpo.
In ricerche precedenti, gli scienziati hanno ripreso i segni distintivi dell'attacco nei batteri vivi, mostrando che la risposta del sistema immunitario si traduce in "fori di proiettile" diffusi attraverso gli involucri cellulari dei batteri. I fori sono incredibilmente piccoli con un diametro di appena 10 nanometri.
Per questo studio, i ricercatori hanno imitato il modo in cui questi fori mortali sono formati dal complesso di attacco della membrana (MAC) utilizzando una superficie batterica modello. Tracciando ogni fase del processo, hanno scoperto che poco dopo che ogni buco ha iniziato a formarsi, il processo si è bloccato, offrendo una tregua per le cellule del corpo.
"Sembra come se queste nanomacchine aspettassero un momento, permettendo alla loro potenziale vittima di intervenire nel caso si tratti di una delle cellule del corpo invece di un insetto invasore, prima che infliggano il colpo mortale, " ha spiegato il dottor Edward Parsons (UCL London Centre for Nanotechnology).
I cosiddetti complessi di attacco alla membrana - ripresi sul retro di un batterio. Le barre della scala corrispondono a 800 (sinistra) e 30 (destra) nanometri. Credito:EMBO Journal (2019), 10.15252/embj.201899852.
Il team afferma che il processo si interrompe poiché sono necessarie 18 copie della stessa proteina per completare un buco. Inizialmente, c'è solo una copia che si inserisce nella superficie batterica, dopo di che le altre copie della proteina si posizionano molto più rapidamente.
"È l'inserimento della prima proteina del complesso di attacco alla membrana che causa il collo di bottiglia nel processo di uccisione. Curiosamente, coincide con il punto in cui viene impedita la formazione di buchi sulle nostre cellule sane, lasciandoli così intatti, " ha affermato il professor Bart Hoogenboom (UCL Physics &Astronomy).
Una sequenza video della formazione di un buco in una superficie batterica, registrato a 6,5 secondi per fotogramma. La barra della scala (vedi primo fotogramma) corrisponde a 30 nanometri. Credito:Edward S. Parsons et al.
Per filmare il sistema immunitario in azione a una risoluzione nanometrica e a pochi secondi per fotogramma, gli scienziati hanno utilizzato la microscopia a forza atomica. Questo tipo di microscopia utilizza un ago ultrafine per sentire piuttosto che vedere le molecole su una superficie, simile a una persona cieca che legge il Braille. L'ago scansiona ripetutamente la superficie per produrre un'immagine che si aggiorna abbastanza velocemente da tenere traccia di come le proteine immunitarie si uniscono e tagliano la superficie batterica.
