I ricercatori hanno riportato sulla rivista Nature di aver fatto un passo avanti nella comprensione di come un potente agente antibiotico è prodotto in natura. La scoperta risolve un vecchio mistero e apre nuove vie di ricerca su migliaia di molecole simili, molte delle quali potrebbero essere medicalmente utili.
La squadra si è focalizzata su una classe di composti con decine di proprietà antibiotiche. Il più famoso di questi è la nisina, un prodotto naturale nel latte che può essere sintetizzata in laboratorio e che si aggiunge agli alimenti come conservante. La nisina è stata utilizzata per combattere gli agenti patogeni di origine alimentare, dalla fine del 1960.
Poichè è da tempo nota ai ricercatori la sequenza del gene nisina, essi possono assemblare la catena di amminoacidi che sono codificati da questo gene. Ma il peptide subisce varie modifiche che gli conferiscono forma e funzione finale. I ricercatori hanno provato per più di 25 anni a capire come avvengono questi cambiamenti.
“I peptidi sono un po ‘come gli spaghetti: sono troppo flessibili per fare bene il loro lavoro”, ha detto il professore di chimica Wilfred van der Donk della University of Illinois che ha guidato la ricerca insieme al professore di biochimica Satish K. Nair.
“Per la nisina, un enzima chiamato deidratasi rimuove l’acqua contribuendo a dare all’antibiotico la sua forma tridimensionale finale. Questo è il primo passo per convertire il peptide da “spaghetto” in una struttura a cinque anelli”, ha spiegato il ricercatore van der Donk .
Gli anelli sono essenziali per la funzione di antibiotico della nisina: due di essi interrompono la costruzione delle pareti cellulari batteriche, mentre gli altri perforano le membrane batteriche. Questa duplice azione è particolarmente efficace e rende molto più difficile per i microbi, evolversi per sviluppare la resistenza all’antibiotico.
Precedenti studi hanno dimostrato che l’enzima deidratasi è coinvolto in queste modifiche, ma i ricercatori non erano stati in grado di determinare in che modo queste modifiche venivano prodotte. Questa mancanza di comprensione ha impedito la scoperta, la produzione e lo studio di decine di composti simili che potrebbero anche essere utili nella lotta contro le malattie di origine alimentare o infezioni microbiche pericolose.
Attraverso un faticoso processo di eliminazione, Manuel Ortega, uno studente laureato nel laboratorio van der Donk, ha stabilito che il glutammato è essenziale per la trasformazione della nisina.
Yue Hao, uno studente laureato nel laboratorio di Nair, ha utilizzato la cristallografia a raggi X per visualizzare come l’enzima deidratasi si lega al peptide nisina. Egli ha scoperto che l’enzima ha interagito con il peptide in due modi: afferra una parte del peptide, mentre una parte diversa della deidratasi aiuta ad installare le strutture ad anello.
“C’è una parte del precursore del peptide nisina che resta ferma e c’è una parte che è flessibile. E la parte flessibile è in realtà il luogo in cui si effettua la modifica chimica”, ha detto Nair.
Ortega ha fatto anche un altra scoperta sorprendente: il trasferimento diRNA, una molecola nota per il suo ruolo nella produzione di proteine, fornisce il glutammato che permette al deidratasi di contribuire a definire la nisina nella sua forma attiva finale.
“In questo studio, risolviamo molti interrogativi su come funziona la disidratazione a livello chimico”, ha spiegato van der Donk “E abbiamo scoperto che in natura un gran numero di prodotti naturali – molti dei quali con potenzialità terapeutiche, sono realizzati in modo simile”.
Fonte http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-10/uoia-tdh102414.php
