I formatori di pori batterici imballano un pugno, una molecola alla volta

Apr 30, 2023

Utilizzando una nuova tecnica a molecola singola sviluppata presso l'Università del Nuovo Galles del Sud (UNSW) a Sydney, ricercatori australianihanno acquisito conoscenze molecolarisu come le proteine ​​batteriche penetrano nelle membrane delle cellule dei mammiferi.

Gli organismi di tutti i settori della vita sono armati di insiemi specializzati di proteine ​​perforanti utilizzate per attaccare le cellule di altri organismi. Le cellule immunitarie dei mammiferi utilizzano proteine ​​che formano pori per distruggere le cellule cancerose o infette. I batteri e altri agenti patogeni utilizzano queste proteine ​​per lisarsi o entrare nelle cellule ospiti. Ma fino ad ora i ricercatori non avevano un’idea chiara di come le singole molecole proteiche si assemblano insieme per formare questi pori.

I ricercatori dell’EMBL Australia Node in Single Molecule Science dell’UNSW Medicine & Health hanno sviluppato una tecnica di microscopia a singola molecola per studiare questo processo. Insieme ai collaboratori delle università di Monash e Melbourne, hanno seguito il percorso di formazione dei pori da parte di una proteina batterica che prende di mira le cellule dei mammiferi, chiamata perfringolisina O. I dettagli molecolari di come questo complesso proteico si assembla sulla superficie delle membrane plasmatiche fino al momento in cui apre i pori è ora pubblicato sulla rivista eLife.

"Il nostro metodo di microscopia a singola molecola ci consente di monitorare l'assemblaggio dei singoli pori. Quindi, siamo stati in grado di identificare i passaggi cruciali di questo percorso per trovare punti deboli e potenziali strade per l'intervento", ha affermato il professore associato Till Böcking, ricercatore medico dell'UNSW, che ha guidato il gruppo di ricerca.

L'identificazione dei passaggi cruciali in questo percorso di assemblaggio consentirà agli scienziati di progettare nuove strategie per mirare a specifici stadi di formazione dei pori con l'obiettivo di modulare la loro attività nell'immunità e nell'infezione.

Utilizzando proteine ​​purificate e liposomi come semplice sistema modello per la membrana bersaglio, i ricercatori hanno potuto vedere quando si formavano i pori. Caricando i liposomi con un colorante fluorescente, Böcking e il suo team sono riusciti a individuare il momento esatto in cui un poro viene aperto e il colorante viene rilasciato.

I loro esperimenti hanno rivelato che una volta che due molecole si legano insieme sulla membrana, questa interazione stabile innesca il processo di aggiunta di più proteine ​​che formano pori per completare l'anello. Osservarono anche che i pori potevano aprirsi anche prima che la costruzione degli anelli fosse completata; un arco formato, con un minimo di quattro molecole, potrebbe creare un'apertura dei pori.

"Il messaggio da portare a casa è che si tratta di macchine perforatrici molto efficienti che si sono evolute per formare pori in tutti i tipi di circostanze. Ci auguriamo che comprendere che le condizioni effettivamente determinano il percorso di assemblaggio spinga le persone a ripensare al modo in cui eseguono i loro esperimenti, " ha detto Böcking.

Dalle loro scoperte, i ricercatori ipotizzano che il meccanismo osservato con la perfringolisina O potrebbe essere simile per altri membri di questa famiglia di proteine ​​che formano pori, chiamate citolisine colesterolo-dipendenti, ma questo deve ancora essere testato.

Böcking ritiene che questa nuova tecnica a singola molecola potrebbe fornire informazioni importanti su come vengono impiegate altre proteine ​​che formano i pori.

"È un metodo potente perché ha la risoluzione e la sensibilità necessarie per tracciare l'intero processo in tempo reale. Con questo approccio, possiamo visualizzarne i passaggi e le dinamiche, cosa difficile da fare con altri metodi", ha affermato.

- Questo comunicato stampa è stato fornito dall'Università del Nuovo Galles del Sud