La nuova scoperta nella lotta contro le infezioni batteriche

I ricercatori della Scuola di Medicina dell’Icahn School of Medicine presso il Mount Sinai hanno identificato un nuovo approccio per il controllo delle infezioni batteriche. I risultati sono stati pubblicati su Nature Structural & Molecular Biology.

La squadra ha scoperto un modo per attivare un meccanismo di difesa vitale dei batteri per combattere e gestire le infezioni batteriche. Sistema di difesa, chiamato sistema di segnalazione anti-fago a base di oligonucleotidi ciclici (CBASS), è un meccanismo naturale utilizzato da alcuni batteri per proteggersi dagli attacchi virali. I batteri si autodistruggono come mezzo per prevenire la diffusione del virus ad altre cellule batteriche nella popolazione.

La co-autrice Aneel Aggarwal, Professore di Scienze Farmacologiche presso l’Icahn Mount Sinai, ha dichiarato: “Abbiamo voluto capire come il sistema di autodistruzione dei batteri CBASS viene attivato e se può essere utilizzato per limitare le infezioni batteriche. Questo è un nuovo approccio per affrontare le infezioni batteriche, una preoccupazione significativa negli ospedali e in altri contesti. È essenziale trovare nuovi strumenti per combattere la resistenza agli antibiotici. Nella lotta contro i superbug, dobbiamo costantemente innovare ed ampliare il nostro kit per stare al passo con l’evoluzione della resistenza ai farmaci”.

Secondo un rapporto del 2019 dei Centri per il Controllo e la Prevenzione delle Malattie, negli Stati Uniti si verificano ogni anno oltre 2,8 milioni di infezioni resistenti agli antimicrobici, con oltre 35.000 persone che ne muoiono come conseguenza.

Nell’ambito degli esperimenti, i ricercatori hanno studiato come il Cap5, o la proteina associata al CBASS 5, viene attivato per degradare il DNA e come potrebbe essere utilizzato per controllare le infezioni batteriche attraverso una combinazione di analisi strutturale e diversi saggi biologici, biochimici e cellulari. Cap5 è una proteina chiave che viene attivata dai nucleotidi ciclici (piccole molecole segnalanti) per distruggere il DNA delle cellule batteriche.

“In nostro studio, abbiamo cominciato identificando quali tra i numerosi nucleotidi ciclici potevano attivare il Cap5 del sistema CBASS”, ha spiegato la co-autrice Olga Rechkoblit, Professoressa di Scienze Farmacologiche presso l’Icahn Mount Sinai. “Una volta capito ciò, abbiamo analizzato da vicino la struttura del Cap5 quando è legato a queste piccole molecole segnalanti. In seguito, con l’aiuto dell’esperta Daniela Sciaky, ricercatrice presso l’Icahn Mount Sinai, abbiamo dimostrato che aggiungendo queste molecole speciali all’ambiente dei batteri, potrebbero potenzialmente essere utilizzate per eliminare i batteri”.

I ricercatori hanno scoperto che la determinazione della struttura del Cap5 con i nucleotidi ciclici ha presentato una sfida tecnica, richiedendo l’aiuto esperto di Dale F. Kreitler, uno Scienziato Beamline dell’AMX presso il Brookhaven National Laboratory. Sono riusciti a raggiungerlo utilizzando radiazioni a raggi X a micro-focalizzati presso la stessa struttura. Le radiazioni a raggi X a micro-focalizzati sono un tipo di radiazione a raggi X che non solo viene prodotta utilizzando un particolare tipo di acceleratore di particelle (struttura), ma viene anche concentrata o focalizzata attentamente su una piccola area per ottenere immagini o analisi più dettagliate.

In futuro, i ricercatori esploreranno come queste scoperte si applichino ad altri tipi di batteri e valuteranno se il loro metodo può essere utilizzato per gestire le infezioni causate da vari batteri dannosi.

Altri autori che hanno contribuito a questo lavoro sono Angeliki Buku e Jithesh Kottur, entrambi dell’Icahn Mount Sinai.

Domande frequenti (FAQs):

1. Qual è il nuovo approccio per il controllo delle infezioni batteriche scoperto dai ricercatori della Scuola di Medicina dell’Icahn School of Medicine presso il Mount Sinai?
Il nuovo approccio per il controllo delle infezioni batteriche scoperto dai ricercatori è basato sull’attivazione del sistema di difesa dei batteri chiamato sistema di segnalazione anti-fago a base di oligonucleotidi ciclici (CBASS).

2. Cosa fa il sistema di segnalazione CBASS?
Il sistema di segnalazione CBASS è un meccanismo naturale utilizzato da alcuni batteri per proteggersi dagli attacchi virali. Consiste nel fatto che i batteri autodistruggono se stessi per prevenire la diffusione del virus ad altre cellule batteriche nella popolazione.

3. Qual è il ruolo del Cap5 nel sistema CBASS?
Il Cap5 è una proteina chiave che viene attivata dai nucleotidi ciclici per distruggere il DNA delle cellule batteriche.

4. Come hanno effettuato gli esperimenti i ricercatori per studiare il Cap5?
I ricercatori hanno utilizzato una combinazione di analisi strutturale e diversi saggi biologici, biochimici e cellulari per studiare come il Cap5 viene attivato per degradare il DNA e come potrebbe essere utilizzato per controllare le infezioni batteriche.

5. Qual è stata la sfida tecnica nell’identificazione della struttura del Cap5 con i nucleotidi ciclici?
La determinazione della struttura del Cap5 con i nucleotidi ciclici ha presentato una sfida tecnica e ha richiesto l’aiuto esperto di uno Scienziato Beamline dell’AMX presso il Brookhaven National Laboratory. Sono state utilizzate radiazioni a raggi X a micro-focalizzati per ottenere immagini o analisi più dettagliate.

6. Qual è l’obiettivo futuro della ricerca?
In futuro, i ricercatori esploreranno come queste scoperte si applichino ad altri tipi di batteri e valuteranno se il loro metodo può essere utilizzato per gestire le infezioni causate da vari batteri dannosi.

Definizioni chiave:

– Sistema di segnalazione anti-fago a base di oligonucleotidi ciclici (CBASS): Un meccanismo di difesa naturale utilizzato da alcuni batteri per proteggersi dagli attacchi virali.

– Cap5: Una proteina chiave attivata dai nucleotidi ciclici per distruggere il DNA delle cellule batteriche.

Link correlati suggeriti:
Sito web dell’Icahn School of Medicine presso il Mount Sinai
Nature Structural & Molecular Biology
Centers for Disease Control and Prevention (CDC)