Lo studio fa avanzare la comprensione dell’agente di bioterrorismo batterico

hitermC) è stato piastrato su terreno contenente livelli tossici di eritromicina e le colonie sorte rappresentavano batteri che hanno acquisito mutazioni costitutivamente attiva il promotore Phit. B) Tutti i 21 soppressori resistenti all’eritromicina isolati da selezioni genetiche mostrano mutazioni frameshift in cinque diverse posizioni all’interno di krrA. C, D) Cinetica di crescita di B. anthracis WT, WT PhitermC, ΔkrrA PhitermC, ΔkrrA ΔhitRS PhitermC e il ceppo complementato ΔkrrA PhitermC pOS1.PlgtkrrA-3xFLAG nel veicolo (C) o 20 µg ml-1 eritromicina (D) sono stati monitorati per 24 h. Gli esperimenti sono stati condotti almeno tre volte. I dati mostrati sono medie di tre repliche biologiche (media ± DS). Credito: Comunicazioni sulla natura (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-29209-4″ width=”800″ height=”530″/>

Una strategia di selezione genetica imparziale identifica KrrA come fattore di regolamentazione nella segnalazione di HitRS. A) Schema della strategia di selezione genetica: un ceppo contenente ermC guidato da un promotore HitR (PcolpireermC) è stato piastrato su terreno contenente livelli tossici di eritromicina e le colonie sorte rappresentavano batteri che hanno acquisito mutazioni che attivano costitutivamente la Pcolpire promotore. B) Tutti i 21 soppressori resistenti all’eritromicina isolati da selezioni genetiche mostrano mutazioni frameshift in cinque diverse posizioni all’interno di krrA. C, D) Cinetica di crescita di B. anthracis WT, WT PcolpireermC, ΔkrrA PcolpireermC, ΔkrrA ΔhitRS PcolpireermC e il ceppo complementato ΔkrrA PcolpireermC pOS1.PlgtkrrA-3xFLAG nel veicolo (C) o 20 µg ml-1 l’eritromicina (D) è stata monitorata per 24 ore. Gli esperimenti sono stati condotti almeno tre volte. I dati mostrati sono medie di tre repliche biologiche (media ± DS). Credito: Comunicazioni sulla natura (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-29209-4

I ricercatori di Vanderbilt hanno identificato un fattore regolatore critico nel Bacillus anthracis, il batterio che causa la malattia dell’antrace ed è stato utilizzato come arma biologica. I risultati, riportati sulla rivista Comunicazioni sulla naturaforniscono nuove informazioni sulla regolazione genica batterica e possono guidare nuove strategie terapeutiche antibatteriche.

B. anthracis forma spore dormienti, la forma infettiva dell’insetto, che possono sopravvivere nell’ambiente per decenni. Sebbene raro negli Stati Uniti, B. anthracis si trova nel suolo di tutto il mondo e provoca gravi malattie nel bestiame, negli animali selvatici e nelle persone.

È considerato uno degli agenti più probabili da utilizzare per il bioterrorismo, a causa delle spore longeve che possono essere rilasciate senza essere rilevate, ad esempio in polveri, spray, cibo o acqua. Nel 2001, le spore in polvere di B. anthracis inviate per posta negli Stati Uniti hanno causato l’antrace in 22 persone; cinque di loro sono morti.

Come altri batteri, B. anthracis ha sviluppato sistemi che ne consentono la sopravvivenza e la moltiplicazione nell’ambiente ospite ostile. Questi “sistemi a due componenti” (TCS) includono una proteina sensore che rileva lo stress e una proteina responder che altera l’espressione genica per far fronte al fattore di stress. Alcuni TCS hanno anche altre proteine ​​modulatrici.

“I sistemi a due componenti sono prevalenti nei batteri, ma sono assenti negli esseri umani e negli animali, il che li rende bersagli interessanti per lo sviluppo di nuovi agenti antibatterici”, ha affermato Eric Skaar, Ph.D., MPH, Ernest W. Goodpasture Professor of Pathology, Microbiologia e Immunologia e direttore del Vanderbilt Institute for Infection, Immunology and Inflammation.

Il team di Skaar ha precedentemente caratterizzato il B. anthracis TCS chiamato HitRS, che risponde alle interruzioni dell’involucro cellulare (gli strati esterni protettivi del batterio). Non era chiaro, ha detto Skaar, come la segnalazione HitRS sia regolata per garantire la specificità della risposta in tempi di danno dell’involucro cellulare.

Il collega post-dottorato Hualiang Pi, Ph.D., ha condotto studi alla ricerca di regolatori di HitRS. Utilizzando una strategia di selezione genetica imparziale, i ricercatori hanno identificato una proteina regolatrice che hanno chiamato KrrA. Hanno scoperto che KrrA funziona come una proteina legante l’RNA che si lega all’RNA messaggero HitRS (mRNA, la forma “espressa” del gene che è pronto per essere tradotto in proteina) e ne modula la stabilità.

KrrA sembra avere funzioni più ampie rispetto alla regolamentazione HitRS, hanno scoperto.

“Abbiamo scoperto che KrrA si lega anche a più di 70 altri RNA e influenza direttamente o indirettamente l’espressione di oltre 150 geni coinvolti in processi tra cui competenza genetica, sporulazione, turnover dell’RNA, riparazione del DNA e metabolismo cellulare”, ha affermato Pi, primo autore dello studio.

KrrA non ha mostrato attività di degradazione dell’RNA e il meccanismo che utilizza per modulare la stabilità dell’mRNA rimane poco chiaro, ha detto Pi.

“Capire come B. anthracis percepisce e risponde alle minacce esterne potrebbe permetterci di indirizzare questi sistemi per lo sviluppo di nuovi antibiotici. Se potessimo impedire a B. anthracis di difendersi, potremmo renderlo più facile da uccidere, il che potrebbe rendere più facile l’antrace da curare”, ha detto Skaar.


Il batterio adattabile dell’antrace


Maggiori informazioni:
Hualiang Pi et al, Una proteina legante l’RNA agisce come un importante modulatore post-trascrizionale in Bacillus anthracis, Comunicazioni sulla natura (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-29209-4

Fornito dalla Vanderbilt University

Citazione: Lo studio migliora la comprensione dell’agente di bioterrorismo batterico (2022, 8 aprile) recuperato l’8 aprile 2022 da https://phys.org/news/2022-04-advances-bacterial-bioterrorism-agent.html

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