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L'arma segreta dei batteri patogeni: perché perdere il loro sistema di secrezione li rende innocui?
Nel mondo biologico, i patogeni competono ferocemente per la sopravvivenza. Per sopravvivere nell'ospite, i patogeni hanno sviluppato vari sistemi di secrezione per iniettare proteine effettrici nelle cellule ospiti. Queste proteine effettrici li aiutano a invadere, immunosoppressione e altre funzioni. Il meccanismo alla base di questo processo, in particolare il motivo per cui la perdita del sistema di secrezione rende innocui i batteri patogeni, è diventato l'obiettivo principale della ricerca.
La gamma di effetti delle proteine effettrici è piuttosto ampia e riguarda una varietà di processi interni delle cellule.
Queste proteine effettrici entrano nelle cellule ospiti principalmente attraverso tre principali sistemi di secrezione: T3SS, T4SS e T6SS. Prendiamo ad esempio il sistema di secrezione di tipo III (TTSS). La perdita di questo sistema nei batteri patogeni come Yersinia pestis è sufficiente a renderli completamente patogeni, anche se introdotti direttamente nel flusso sanguigno. Non può causare alcuna malattia.
Oltre ai tradizionali sistemi di secrezione, si è scoperto che alcuni batteri utilizzano vescicole della membrana esterna per trasportare proteine effettrici. Questo approccio consente ai batteri di adattare l'ambiente in modo più flessibile o di invadere le cellule bersaglio. Sebbene sia possibile prevedere l'esistenza di alcune proteine effettrici attraverso il sequenziamento del genoma, il numero di proteine effettrici in molti batteri rimane poco chiaro. Ad esempio, studi sull'Escherichia coli patogeno hanno dimostrato che, nonostante fossero previste più di 60 proteine effettrici, solo 39 potevano essere effettivamente secrete nelle cellule umane Caco-2.
Ci sono anche differenze significative nelle proteine effettrici tra i diversi ceppi. Prendendo come esempio il patogeno vegetale Pseudomonas syringae, il numero di proteine effettrici può variare da 14 a più di 150 tra i diversi ceppi.
Una volta che questi batteri vengono inglobati dalle cellule ospiti, utilizzano proteine effettrici per eludere la risposta immunitaria dell'ospite.
Il meccanismo operativo di queste proteine effettrici è speciale. Manipolano il percorso endocitotico delle cellule ospiti o intervengono nel processo di apoptosi dell'ospite. Ad esempio, le proteine effettrici di alcuni batteri patogeni possono impedire all'ospite di avviare programmi di apoptosi, preservando così il suo ambiente vitale. Le proteine effettrici presenti in alcuni batteri, come l'Escherichia coli enteropatogeno (EPEC), possono non solo inibire l'apoptosi, ma anche promuovere risposte infiammatorie e accelerare la diffusione dell'infezione.
Questa complessa interazione tra microrganismi e ospiti ci porta spesso a riconsiderare il funzionamento del sistema immunitario umano. Quando la risposta immunitaria dell'ospite viene efficacemente soppressa, i patogeni possono facilmente invadere e riprodursi. Tuttavia, se questo efficace sistema di secrezione viene interrotto, i batteri perderanno la capacità di combattere l'ospite e diventeranno innocui.
Lo scontro apparentemente invisibile tra microrganismi è in realtà una delle leggi di sopravvivenza più profonde del mondo biologico. Ciò non riguarda solo il modo in cui i batteri si difendono, ma ci offre anche spunti per esplorare strategie anti-infezione. Con l'aumento della nostra comprensione del comportamento di questi microrganismi, la scoperta del potenziale di invertire questi patogeni guiderà, si spera, la creazione di nuovi trattamenti.
L'attenzione rivolta a diversi casi ci ha portato a riesaminare l'impatto dei sistemi di secrezione batterica sulla loro patogenicità.
In sintesi, comprendere come i batteri patogeni utilizzano le proteine effettrici per interagire con le cellule ospiti è una parte importante dello studio della patogenicità. Ciò non si limita solo ai metodi di prevenzione e trattamento in campo medico, ma può anche ispirare lo sviluppo futuro della biotecnologia. Non possiamo fare a meno di chiederci: queste tecnologie di lotta all’ospite possono anche rappresentare una svolta nella futura assistenza medica avanzata per combattere varie malattie croniche e acute?
