Un team di ricerca ha scoperto un tipo precedentemente sconosciuto di molecola di segnalazione immunitaria, un nuovo composto che combina istidina e ADP-ribosio, prodotto dal sistema di difesa Thoeris II dei batteri in risposta all’infezione virale. Questa scoperta espande la nostra comprensione dell’immunità batterica e può aprire la strada a strumenti innovativi in ​​biotecnologia, editing genico e terapia antimicrobica.

Il documento, intitolato “I domini TIR producono istidina-ADPR come segnale immunitario nei batteri”, è pubblicato nel diario Naturae il team comprende scienziati del Life Sciences Center (VU LSC) della Vilnius University, insieme ai colleghi del Weizmann Institute of Science (Israele) e della Harvard Medical School.

La scoperta fa luce su come i batteri, proprio come gli umani, comunicano minacce virali a livello molecolare, in questo caso, innescando una risposta auto-sacrificale per fermare il virus e proteggere le popolazioni batteriche. Oltre al suo significato fondamentale, la scoperta apre via entusiasmanti percorsi per il ripensamento di meccanismi immunitari e interazioni virus-host.

Questa molecola appena identificata è notevole per la sua struttura unica, collegando due componenti biologicamente essenziali: istidina, un aminoacido usato per costruire proteine ​​e un nucleotide adenina, un blocco di RNA. Fino ad ora, tutte le molecole di segnalazione conosciute erano composte esclusivamente da nucleotidi. Questa scoperta amplia significativamente la comprensione scientifica della diversità dei meccanismi di segnalazione immunitaria in natura.

Come esseri umani, animali e piante, i batteri sono costantemente minacciati dai virus. Nel corso dell’evoluzione, hanno sviluppato una vasta gamma di sistemi di difesa, alcuni dei quali sono stati i precursori evolutivi dei componenti del sistema immunitario negli organismi superiori. L’interesse per i sistemi antivirali batterici è stato realizzato dopo che le loro applicazioni sono state realizzate nell’ingegneria genetica. Esempi di riferimento come i sistemi di restrizione-modifica e le “forbici molecolari” CRISPR-Cas sono stati persino riconosciuti con i premi Nobel.

Ad oggi, gli scienziati hanno identificato oltre 250 distinti sistemi di difesa antivirale nei batteri.

Scoperte come questa non solo approfondiscono la comprensione delle strategie immunitarie batteriche, ma gettano anche le basi per le innovazioni in ingegneria genetica, biotecnologia e persino lo sviluppo di nuove terapie antibatteriche.

In questo ultimo studio, il gruppo del Dr. Tamulaitienė ha esaminato da vicino il sistema Thoeris II, composto da una proteina del sensore (TIR), che rileva i virus e una proteina effettrice transmembrana (macro), che riceve il segnale e innesca una risposta. Dopo aver rilevato l’infezione virale, il sensore TIR sintetizza un segnale unico di piccole molecole: la sua ADPR.

“Questo” messaggio ” – la molecola di segnalazione – è riconosciuta dall’effettore del sistema, la macro proteina, che è incorporata nella membrana cellulare batterica”, spiega il dott. Tamulaitienė.

“Una volta che ricevono il segnale, le macro proteine ​​iniziano ad assemblarsi l’uno con l’altro, danneggiando la membrana cellulare. In questo modo il batterio infetto sacrifica se stesso prima che il virus possa replicare, permettendo ai batteri vicini di sopravvivere e preservare la popolazione.”

Usando la cristallografia a raggi X, il team VU LSC ha determinato la struttura della proteina effettrice legata alla nuova molecola di segnalazione.

Nel frattempo, il team del Weizmann Institute ha confermato che questa molecola è effettivamente sintetizzata nei batteri su infezione virale. I ricercatori della Harvard Medical School hanno rivelato la struttura di una “spugna” virale di proteine—Una contromisura che il virus usa per sfuggire al sistema immunitario—Con His-ADPR legato all’interno.