Una nanoarma antibatterica

Quale è il più piccolo strumento di attacco nel mondo biologico? Secondo un recente studio una struttura del diametro di un nanometro che alcuni virus usano come ago per attaccare i batteri. Questa famiglia di virus batteriofagi (o semplicemente fagi) è nota come φ92 ed ha come bersaglio preferito i batteri coliformi e quelli del genere salmonella. 

Lo strumento usato è una struttura cava, costituita da 3 lunghe proteine interlacciate, con la quale il virus si aggancia alla membrana del batterio. Quanto piccolo è un nanometro? Beh pensate 1 nm è pari a circa 20 volte il diametro di un atomo di elio.

I fagi visti al microscopio elettronico (®C. Browning et al)

gp138, la proteina che forma l'ago (®C. Browning et al)

Come mostrato nella figura il virus φ92 è costituito da una parte principale, il capside, contenente il materiale genetico, e dall'altra delle appendici su cui sono presenti questi nano-aghi.

I fagi riconosciuto il loro bersaglio attraverso specifiche combinanzioni di polisaccaridi e proteine, si attaccano alla membrana e attraverso una variazione della conformazione delle proteine dell'ago spingono l'estremità attraverso la membrana, come un ago ipodermico. L'estremità dell'ago a questo punto si stacca e, come una in una bottiglia di champagne, il contenuto pressurizzato fuoriesce dal capside e si riversa nel batterio. Una volta penetrato nella cellula il materiale genetico verrà duplicato creando nuove copie di se stesso che alla fine emergeranno dal batterio incorporate in un nuovo virus.

Se questo è già di per se interessante, ancora maggiore interesse è l'utilizzo che questi piccole armi possono avere. Un esempio su tutti l'utilizzo di pyocin, cioè fagi incompleti privi di DNA, come arma contro i batteri patogeni. Una possibilità estremamente interessante date le problematiche attuali legate ai ceppi batterici pluri-resistenti agli antibiotici.

un batteriofago infetta un batterio

Il vantaggio delle pyocins è che sono armi a singolo colpo. Eliminano il batterio senza originare nuova progenie virale, che sebbene assolutamente innocua per le nostre cellule, potrebbe, mutando, colpire i "batteri buoni", i nostri commensali, assolutamente necessari invece per il benessere e le difese dell'organismo.

Nel video un esempio della modalità con cui un batteriofago infetta un batterio.

Importante da sottolineare che l'idea di usare i batteriofagi come alternativa agli antibiotici non è recente. Già all'epoca dell'URSS c'erano state ricerche a riguardo (ne parlo qui) successivamente abbandonate per la minore efficienza rispetto agli antibiotici standard.

Articolo sull'argomento
Phage Pierces the Host Cell Membrane with the Iron-Loaded Spike.
Structure, Volume 20, Issue 2, 326-339

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vedi anche sul tema antibiotic

Pallottole d'argento per i batteri
Virus antibiotici