Ricerche

I batteri sono un terreno noto agli scienziati e l'evoluzione di queste prime forme di vita prefigurano una prospettiva importante sulle potenziali terapie per alcune delle più comuni malattie mortali.

Ricercatori della Case Western Reserve University School of Medicine hanno scoperto che l'ossido nitrico gassoso (NO), prodotto in tutte le cellule del corpo umano per fini naturali, ha un ruolo fondamentale nel controllo della funzione regolamentare batterica, attraverso un meccanismo di segnalazione chiamato S -nitrosilazione (SNO), che lega il NO alle molecole proteiche.

Secondo la teoria tradizionale del brodo primordiale, le prime forme di vita, compresi i batteri, utilizzano nitrati (il concime) come fonte di energia. Il sottoprodotto (NO), ritenuto senza un ruolo significativo, si rivela ora importante per la funzione batterica, come è nell'uomo. Questa scoperta suggerisce che, per miliardi di anni, il NO ha servito come meccanismo di segnalazione fondamentale, e importanti funzioni correlate sono state conservate nell'evoluzione dai batteri all'uomo. (Credit: Copyright Michele Hogan)

Inoltre, i ricercatori hanno scoperto un nuovo gruppo di 150 geni che regolano la produzione dell' SNO e lo smembramento di questi geni ha creato dei danni cellulari batterici simili al danno cellulare visto in molte comuni malattie umane. Complessivamente questi dati puntano a nuove classi di antibiotici e a diversi nuovi trattamenti per le malattie. I risultati, che appaiono nel numero del 27 aprile della rivista Science, sono significativi in quanto stabiliscono un parallelo tra il modo in cui si comportano i batteri e le cellule umane, e gettano nuova luce su come possono essere trattate le malattie che comportano lo stesso meccanismo presente nei batteri.

Secondo la tradizionale teoria del brodo primordiale, le prime forme di vita (compresi i batteri) utilizzano nitrati (il concime) come fonte di energia. Il sottoprodotto, l'NO, ritenuto senza alcun ruolo significativo, viene ora rivelato essere importante per la funzione batterica, come è nell'uomo. Questa scoperta suggerisce che per miliardi di anni, il NO ha servito come un meccanismo di segnalazione fondamentale; e importanti funzioni correlate sono state conservate nell'evoluzione dei batteri fino all'uomo.

"Il meccanismo, di cui era nota l'esistenza nelle cellule umane, ma non si pensava si verificasse nei batteri, controlla la funzione cellulare e funziona in modo molto ampio", dice Jonathan Stamler, MD, direttore dell'Istituto di Medicina Molecolare e Trasformativa e docente S. Robert e Sylvia K. Reitman Family Foundation in Innovazione Cardiovascolare alla Scuola di Medicina della Case Western Reserve e del Case Medical Center dell'Ospedale dell'Università e direttore dell'Harrington Discovery Institute dell' University Hospitals Case Medical Center. "Poiché il meccanismo del SNO può non funzionare correttamente nei modi caratteristici di molte malattie, ciò che impariamo da questa ricerca è immediatamente applicabile per lo sviluppo di nuovi antibiotici e promette nuove intuizioni e trattamenti per le malattie comuni, tra cui l'Alzheimer, il Parkinson, le malattie cardiache e il cancro. Non succede spesso che i ricercatori abbiano una ampia visione di un processo di fondamentale importanza per più funzioni cellulari".

Negli esseri umani, l'elaborazione difettosa dell'NO contribuisce a molte malattie, compreso il cancro, il morbo di Alzheimer, il morbo di Parkinson, l'insufficienza cardiaca, e l'asma. La SNO si accumula poi sulle proteine creando firme specifiche della malattia. Allo stesso modo che nei batteri, i ricercatori hanno scoperto che l'assenza di alcuni geni del gruppo appena scoperto ha contribuito ad un accumulo di SNO sulle proteine cellulari. Conoscere per la prima volta quali geni sono criticamente in relazione all'accumulo di SNO fa ricavare informazioni preziose su questi processi patologici. Inoltre, l'attivazione o la disattivazione dei geni è una nuova opportunità per contrastare la malattia. "Il sistema che abbiamo oggi per controllare la funzione delle cellule umane nel cuore e nel cervello si è evoluto un miliardo di anni fa per funzionare nei batteri. Quindi un processo che opera nei batteri è anche la causa di molte malattie. Questo offre l'opportunità evidente di creare nuovi antibiotici ma anche speranza terapeutica per diverse malattie".

Il meccanismo alla base della ricerca è la S-nitrosilazione (SNO), un processo cellulare per cui una molecola basata sull'ossido nitrico si lega con una proteina per attivare la segnalazione cellulare e accendere l'attività specifica o  generale della cellula. La malattia può insorgere nel caso in cui le modifiche a tali proteine vadano storte, formando troppi o troppo pochi legami di NO. Capire il legame dell' SNO nei batteri fornisce una base per lo sviluppo di nuovi farmaci per disattivare gli erranti vincoli proteici che possono contribuire alla malattia, dice il dottor Stamler. Inoltre, i farmaci che distruggono l'SNO che controlla le proteine rappresentano potenziali nuovi antibiotici.

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Fonte: Materiale della Case Western Reserve University, via Newswise.

Riferimento: D. Seth, A. Hausladen, Y.-J. D. Seth, A. Hausladen, Y.-J. Wang, JS Stamler. Endogenous Protein S-Nitrosylation in E. coli: Regulation by OxyR. Science, 2012; 336 (6080): 470 DOI: 10.1126/science.1215643.

Pubblicato in ScienceDaily il 26 Aprile 2012 - Traduzione di Franco Pellizzari.

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