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In che modo i microbi si liberano delle sostanze tossiche

Microbi al microscopio

I microbi utilizzano il proprio meccanismo molecolare per liberarsi delle sostanze tossiche, inclusi i farmaci antimicrobici; questo processo è stato studiato nel dettaglio da un team di ricerca dell’Università dell’Arizona, con l’obiettivo di comprendere meglio questi meccanismi e creare quindi delle nuove armi nella lotta contro gli agenti patogeni.

Sostanze tossiche: ecco come i batteri se ne liberano

I microbi hanno colonizzato ogni angolo del pianeta, da i mari profondi alle più alte montagne di temperature, con sbalzi termici impressionanti ed insopportabili per un essere umano. Parte della loro abilità nel proliferare negli ambienti più difficili si basa su sofisticati meccanismi cellulari che gestiscono sostanze tossiche necessarie per avviare i processi biochimici,ma che al tempo stesso risultano dannose quando vengono accumulate in quantità elevate.

Il rame ad esempio, come afferma il professor Christopher Rensing del dipartimento di scienze naturali dell’Università dell’Arizona, è come una spada a doppia lama per gli organismi, perché rappresenta un componente vitale in certi enzimi che necessitano di espletare funzioni metaboliche, ma una sua quantità troppo elevata risulta tossica e può uccidere le cellule.

Il delicato equilibrio viene mantenuto da trasportatori specializzati di proteine inseriti nelle membrane delle cellule, che agiscono come spazzini, collezionando tossine come gli ioni metallici ed espellendole al di fuori della cellula. I ricercatori si sono focalizzati su come i microbi trattino i metalli come il rame e l’argento per scoprire nuovi metodi per utilizzare i metalli nella lotta contro i germi.

L’importanza delle proteine trasportatrici nella lotta alle sostanze tossiche

Gli scienziati sono stati a lungo affascinati dalla complessità delle proteine trasportatrici e dalla loro abilità nel riconoscere le sostanze chimiche e nel prendere l’azione adeguata. Tuttavia, molti dei meccanismi restano un mistero. Studiando un tipo di trasportatori cellulari conosciuti come proteine RND nel dettaglio, un team guidato da Rensing ed altri scienziati quali Megan Mcevoy e Eun-Hae Kim, ha ottenuto nuovi risultati riguardo il loro funzionamento. Da qui una delle deduzioni di Rensing: ‘Se noi fossimo dei microbi,la domanda da porsi sarebbe: come posso liberarmi del rame in eccesso e allo stesso tempo mantenerne una quantità sufficiente per sostenere i miei processi vitali di base? Vogliamo scoprire come i microbi riescano a percepire i livelli di rame nelle loro cellule e a regolare di conseguenza la loro azione di espulsione’.

Funzionamento del sistema di trasporto delle proteine

Con l’alterazione di parti di una proteina trasportatrice e con l’osservazione dei risultati, Eun-Hae Kim ha scoperto che i suoi risultati erano in contrasto con la prevalente ipotesi riguardo il funzionamento del sistema di trasporto delle proteine. La pompa proteica consiste in numerosi blocchi di proteine che insieme costituiscono l’unità di pompaggio funzionale. I suoi due principali componenti sono delle proteine inserite in ognuno dei due strati della membrana che avvolgono la cellula batterica. Una terza proteina. Chiamata proteina della fusione di membrana, agisce come un ponte che collega ognuna delle due proteine di membrana. L’intero assemblaggio va a formare un tunnel che, una volta aperto, mette in comunicazione l’interno della cellula con il mondo esterno. Tornando all’ipotesi di Kim, la scienziata ipotizza che, piuttosto che legare gli ioni di rame uno ad uno e passarli da un componente proteico all’altro prima di espellerli tramite il tunnel, la proteina di fusione di membrana agisce come un interruttore di corrente che regola un meccanismo di pompaggio. Secondo questa visione, l’ipotesi è stata definita ‘modello switch (interruttore)’. Kim ha spiegato che esistono sei siti di raccolta del rame e, solo se il quantitativo di sostanza è sufficiente a saturarli tutti e sei, allora la proteina entra in azione. La scoperta del funzionamento di espulsione di sostanze tossiche da parte dei batteri, porta gli scienziati a vedere incoraggianti scenari, soprattutto nella lotta a malattie neurovegetative come l’Alzheimer e il Parkinson e al cancro.

 

 

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