Esistono batteri di tutte le forme e dimensioni. La forma svolge un ruolo importante su come i batteri si infiltrano e attaccano le cellule nel corpo. Ad esempio, la forma elicoidale dell’Helicobacter pylori, una specie di batteri che possono causare ulcere, favorisce il suo ingresso nei tessuti.
I batteri hanno una straordinaria capacità di mantenere e recuperare la loro morfologia anche dopo essere stati modificati nella loro forma originaria. I ricercatori sanno che la forma è determinata dalla parete cellulare, ma poco si sa su come i batteri la controllano.
Poiché la parete cellulare è il bersaglio della maggior parte degli antibiotici, capire come i batteri sviluppano le loro pareti cellulari può fornire informazioni importanti per lo sviluppo di farmaci più efficaci.
Ora, un team di ricercatori della Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) guidato da John A. Paulson, ha scoperto che l’Escherichia coli ( E. coli ) può utilizzare segnali meccanici per mantenere la sua forma.
La ricerca è pubblicata in Nature Microbiology.
“Questa ricerca può rivelare alcuni principi fondamentali della crescita dei batteri”, ha affermato Felix Wong, co-autore dell’articolo. “Abbiamo dimostrato che l’associazione della crescita della parete cellulare al ceppo meccanico è quantitativamente coerente con come i batteri recuperarono la loro forma dopo essere stati deformati negli esperimenti. In sintesi, lo stress meccanico può indurre il recupero della forma nei batteri”.
Wong e l’autore maggiore dell’ articolo Ariel Amir, Professore ordinario di Matematica Applicata, hanno iniziato a modellare la meccanica della parete cellulare dell’ E. coli con vincoli che hanno costretto i batteri a crescere a forma di una ciambella.
Nelle ricerche precedenti, Amir ha osservato che sottoposti a costrizione di piegatura per modificare la loro forma, i batteri si sono deformati plasticamente, cioè quando la forza di piegatura della parete cellulare è stata rimossa, le cellule di E. coli hanno hanno ripreso una forma più diritta, ma ancora piegata. Ciò ha suggerito che la crescita della parete cellulare potrebbe avvertire la forza della piegatura applicata. Amir ha anche scoperto che le cellule si sono raddrizzate per un’ulteriore crescita, un’osservazione che è rimasta irrisolta in questo documento.
Nelle ultime ricerche, il team ha esplorato la crescita della parete cellulare dei batteri sotto tensione meccanica, come se il batterio fosse compresso o allungato.
“I batteri recuperano la loro forma dopo essere stati deformati negli esperimenti”.
L’ E. coli, sollecitato, recupera nel tempo la sua forma retta e ad asta. (Immagini per gentile concessione di Lars D. Renner presso l’Istituto Leibniz di ricerca del polimero e il centro di biomateriali Max Bergmann, Dresda, Germania).
Wong e Amir hanno risposto a questa domanda con un modello teorico che prevedeva quantitativamente sia come i batteri avrebbero recuperato la forma rettilinea che il tempo necessario.
Poi, insieme ai gruppi sperimentali dei Dott. Lars Renner e Sven van Teeffelen, presso l’Istituto Leibniz di ricerca polimerica e il centro di biomateriali Max Bergmann in Germania e l’Institut Pasteur in Francia, hanno eseguito l’esperimento con l’ E. coli.
I modelli e gli esperimenti erano coerenti l’uno con l’altro. Un tasso di crescita meccanico della parete cellulare dipendente dal ceppo ha predetto un tasso di raddrizzamento della parete cellulare coerente con quello che è stato trovato sperimentalmente.
Un modello teorico (a sinistra) prevede quantitativamente come l’ E. coli (a destra) cresciuto sotto pressione meccanica, recupera le proprie morfologie rettilinee. (Credit: Harvard SEAS)
Successivamente, i ricercatori sperano di identificare e comprendere quei meccanismi molecolari, che potrebbero fornire nuovi obiettivi per gli antibiotici, in futuro.
Fonte: Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS)
