Bassler è professore all'Università di Princeton e investigatore dell'Howard Hughes Medical Institute, Michael R. Silverman è professore emerito dell'Istituto Agouron di La Jolla.
I due ricercatori sono onorati per le loro scoperte rivoluzionarie riguardanti il "quorum sensing" batterico, che si riferisce a sofisticati sistemi di comunicazione cellula-cellula che i batteri usano per coordinare i comportamenti di gruppo.
La cerimonia di premiazione nella Chiesa di San Paolo, che si tiene tradizionalmente il 14 marzo, Il compleanno di Paul Ehrlich, è stata rinviata a causa della pandemia di Coronavirus. Anziché, Bassler e Silverman riceveranno il premio alla cerimonia nel 2022.
"Silverman e Bassler hanno dimostrato che, per quanto riguarda gli organismi pluricellulari, il comportamento collettivo è la regola tra i batteri, piuttosto che l'eccezione, " ha scritto il Consiglio Scientifico nel motivare la sua decisione. "I batteri parlano tra loro, origliano altri batteri, e possono anche unire le forze. Ma:queste chiacchiere onnipresenti, le cui basi molecolari furono scoperte da Bassler e Silverman, rappresenta anche un tallone d'Achille precedentemente non apprezzato nella lotta ai microbi dannosi. Invece di uccidere i batteri con gli antibiotici, possono essere sviluppate sostanze che interferiscono con la comunicazione batterica riducendo efficacemente la loro idoneità collettiva. La ricerca dei vincitori ha quindi una notevole rilevanza per la medicina”.
I batteri sono estremamente comunicativi. Inviano e ricevono messaggi chimici per scoprire se sono soli o se nella comunità vicina sono presenti altri membri della loro o di altre specie. Per fare un censimento dei numeri di cellulare, i batteri producono e rilasciano molecole segnale chimiche che si accumulano di pari passo con l'aumento del numero di cellule.
Quando viene raggiunto un livello di soglia del segnale chimico, i batteri ne rilevano la presenza. In risposta ad esso, all'unisono, i batteri intraprendono comportamenti che sono produttivi solo se eseguiti in sincronia dal gruppo, ma non quando è attivato da un singolo batterio che agisce isolatamente. Questo processo di comunicazione chimica è chiamato quorum sensing e controlla centinaia di attività collettive in tutto il regno batterico.
Negli anni '80, Silverman ha scoperto il primo circuito di rilevamento del quorum nel batterio marino bioluminescente Vibrio fischeri. Ha identificato i geni e le proteine che consentono la produzione e il rilevamento della molecola segnale extracellulare.
Ha definito come i componenti hanno funzionato per promuovere il comportamento collettivo. Nel caso di Vibrio fischeri, comportamento a livello di gruppo è la produzione di bioluminescenza blu-verde.
Oggi, sappiamo che il quorum sensing è la norma nel mondo batterico. Infatti, ci sono migliaia di specie batteriche che possiedono geni quasi identici a quelli scoperti da Silverman. In tutti questi casi, questi componenti consentono ai batteri di impegnarsi in comportamenti di gruppo.
All'inizio degli anni '90, Bonnie Bassler dimostrò che i batteri erano "multilingue" e che dialogavano con più molecole segnale chimiche. Una molecola di comunicazione che Bassler scoprì e chiamò autoinduttore-2 consente ai batteri di comunicare attraverso i confini delle specie.
Ha continuato dimostrando che i batteri usano la comunicazione mediata dal quorum sensing per differenziare se stessi dagli altri, mostrando che un tratto sofisticato pensato per essere la competenza di organismi superiori, infatti, si è evoluto nei batteri miliardi di anni fa.
Negli ultimi anni, Bassler ha dimostrato che il quorum sensing trascende i confini del regno come virus e cellule ospiti, comprese le cellule umane, impegnarsi in questa onnipresente chiacchiere.
Lei e altri ricercatori hanno anche dimostrato che i batteri patogeni si basano sul quorum sensing per essere virulenti. Bassler ha sviluppato strategie anti-quorum-sensing che, nei modelli animali, fermare l'infezione da patogeni batterici di importanza mondiale.
Il pieno significato delle scoperte dei due vincitori per la microbiologia e la medicina è stato riconosciuto solo di recente. Decenni di lavoro meticoloso e scrupoloso, ha mostrato che essenzialmente tutti i batteri padroneggiano l'arte della comunicazione cellula-cellula. Ciò che è iniziato con il lavoro su Vibrio fischeri e Vibro harveyi ha portato a un cambiamento fondamentale di prospettiva in batteriologia, e ora apre nuove e senza precedenti opportunità nell'affrontare la resistenza agli antibiotici ".
Thomas Boehm, Professore e Direttore, Presidente del Consiglio Scientifico, Istituto Max Planck di immunobiologia ed epigenetica
Breve biografia Professoressa Dr. Bonnie L. Bassler Ph.D. (58).
Bonnie Bassler è una microbiologa. Ha studiato biochimica all'Università della California a Davis e ha conseguito il dottorato di ricerca. della Johns Hopkins University di Baltimora. È entrata a far parte del laboratorio di Michael Silverman presso l'Istituto Agouron di La Jolla come borsista post-dottorato nel 1990.
È alla Princeton University dal 1994. Bonnie Bassler è membro della National Academy of Sciences, l'Accademia Nazionale di Medicina, e la Royal Society. È ricercatrice presso l'Howard Hughes Medical Institute e Squibb Professor e Presidente del Dipartimento di Biologia Molecolare dell'Università di Princeton. Il presidente Obama l'ha nominata per un mandato di sei anni nel National Science Board degli Stati Uniti. Ha ricevuto più di venti prestigiosi premi nazionali e internazionali.
Breve biografia Professor Michael R. Silverman, dottorato di ricerca (77).
Michael Silverman è un microbiologo. Ha studiato chimica e batteriologia presso l'Università del Nebraska a Lincoln e ha conseguito il dottorato di ricerca. nel 1972 presso l'Università della California a San Diego. Nel periodo 1972-1982, Silverman ha dato un contributo fondamentale alla comprensione della motilità batterica e della chemiotassi. Dal 1982 fino al suo ritiro, ha lavorato presso l'Istituto Agouron a La Jolla, di cui è cofondatore.
Il Premio Paul Ehrlich e Ludwig Darmstaedter viene tradizionalmente assegnato il giorno del compleanno di Paul Ehrlich, 14 marzo nella Paulskirche, Francoforte. Onora gli scienziati che hanno dato contributi significativi nel campo di ricerca di Paul Ehrlich, in particolare immunologia, ricerca sul cancro, microbiologia, e chemioterapia.
Il premio, che è stato assegnato dal 1952, è finanziato dal Ministero Federale della Sanità tedesco, lo Stato dell'Assia, l'associazione tedesca dell'azienda farmaceutica basata sulla ricerca vfa e.V. e donazioni appositamente destinate dalle seguenti società, fondazioni e organizzazioni:Else Kröner-Fresenius-Stiftung, Sanofi-Aventis Deutschland GmbH, C.H. Boehringer Pharma GmbH &Co.
KG, Biotest AG, Hans e Wolfgang Schleussner-Stiftung, Fresenius SE &Co. KGaA, F. Hoffmann-LaRoche Ltd., Grünenthal GmbH, Janssen-Cilag GmbH, Merck KGaA, Bayer AG, Gruppo editoriale Holtzbrinck, AbbVie Deutschland GmbH &Co. KG, die Baden-Württembergische Bank, B. Metzler vedi. Sohn &Co. e Goethe-Universität. I vincitori sono selezionati dal Consiglio Scientifico della Fondazione Paul Ehrlich.
La Fondazione Paul Ehrlich è una fondazione giuridicamente dipendente che è gestita a titolo fiduciario dall'Associazione degli amici e degli sponsor dell'Università di Goethe, Francoforte. Il Presidente Onorario della Fondazione, fondata da Hedwig Ehrlich nel 1929, è la professoressa Dott.ssa Katja Becker, presidente della Fondazione tedesca per la ricerca, che nomina anche i membri eletti del Consiglio Scientifico e del Consiglio di fondazione.
Il Presidente del Consiglio Scientifico è il Professor Thomas Boehm, Direttore dell'Istituto Max Planck di Immunobiologia ed Epigenetica di Friburgo, il presidente del consiglio di fondazione è il professor Dr. Jochen Maas, Responsabile Ricerca e Sviluppo e Membro del Consiglio di Gestione, Sanofi-Aventis Deutschland GmbH. Professor Wilhelm Bender, nella sua funzione di presidente dell'Associazione degli amici e dei sostenitori dell'Università di Goethe, è Membro del Consiglio Scientifico. Il Presidente della Goethe University è allo stesso tempo membro del Consiglio di fondazione.
I batteri comunicano tra loro e coordinano il comportamento per ottenere imprese che non potrebbero essere compiute da un singolo batterio che agisce da solo. Anche i virus che infettano cellule batteriche e cellule di organismi superiori, comprese le cellule umane, sintonizzati su questa onnipresente chiacchierata batterica. La manipolazione di questa polifonia offre nuove opportunità per difenderci dai patogeni batterici interrompendo le loro capacità di comunicazione da cellula a cellula.
In che modo un singolo batterio si informa e risponde in modo appropriato a una comunità affollata e diversificata? Ci sono altre specie batteriche in giro? Se è così, sono amici o nemici? E gli organismi di altri domini come virus e umani?
batteri, i più antichi organismi viventi della terra, raccogliere informazioni sul quartiere per capire se ha senso o meno partecipare ad attività collettive. Così facendo, gruppi di batteri traggono benefici che non sono possibili per un singolo batterio che agisce isolatamente.
Per raggiungere questa impresa, i batteri usano la comunicazione chimica, un processo chiamato quorum sensing, che li informa sui numeri e le identità di altri organismi nelle vicinanze.
Il Premio Paul Ehrlich e Ludwig Darmstaedter di quest'anno premia due scienziati americani per la loro scoperta delle basi molecolari della comunicazione batterica cellula-cellula:il professor Michael R. Silverman Ph.D., Emerito dell'Istituto Agouron di La Jolla CA, e il professor Bonnie L. Bassler Ph.D. della Princeton University e dell'Howard Hughes Medical Institute.
Prima della scoperta della comunicazione cellula-cellula nei batteri, questi antichi organismi unicellulari erano visti come solitari, i cui stili di vita primitivi consistevano principalmente nel dividere e disperdere la loro progenie.
La capacità di comunicare con i propri simili, altre specie batteriche, virus, e gli organismi ospiti erano inimmaginabili. Oggi, grazie alla ricerca pionieristica di Silverman e Bassler, sappiamo che capacità di comunicazione così sofisticate sono la norma nel mondo batterico.
Le scoperte sono iniziate negli anni '70 con un'osservazione fatta dal defunto scienziato americano Woody Hastings. Ha mostrato che il batterio marino bioluminescente Vibrio fischeri si illumina al buio solo quando è cresciuto fino a raggiungere una particolare densità cellulare.
Ma come faceva Vibrio fischeri a "sapere" quando produrre luce e quando rimanere buio? Hastings e i suoi allievi hanno dimostrato che Vibrio fischeri produce e rilascia una molecola, che il team ha definito un "autoinduttore", che si accumula nell'ambiente man mano che i batteri aumentano di numero di cellule. Quando l'autoinduttore raggiunge un livello di soglia, avvisa i batteri Vibrio fischeri che hanno dei vicini in giro, e all'unisono, tutti i batteri accendono la luce.
Il meccanismo molecolare alla base della produzione sincrona della luce da parte di Vibrio fischeri rimase misterioso fino a quando Michael Silverman, insieme alla sua studentessa JoAnne Engebrecht, rimase affascinato dalla possibilità di comportamenti collettivi nei batteri.
Hanno ragionato che utilizzando tecniche di genetica molecolare, potrebbero ricostruire il sistema di bioluminescenza Vibrio fischeri in laboratorio Escherichia coli e identificare i geni e le proteine che controllano la produzione di luce. In modo cruciale, questa strategia ha rivelato l'enzima necessario per produrre la molecola autoinduttore e la proteina recettore il cui compito è monitorare l'accumulo di autoinduttore, e in risposta, avviare la produzione di luce blu-verde su tutta la popolazione.
L'esperimento di Silverman ha fornito il primo meccanismo molecolare alla base del comportamento di un gruppo batterico. Oggi, ci sono migliaia di specie batteriche note per possedere geni quasi identici a quelli scoperti da Silverman. In tutti questi casi, questi componenti consentono ai batteri di impegnarsi in comportamenti di gruppo. Questo processo di comunicazione chimica è ora chiamato quorum sensing.
Bonnie Bassler è entrata a far parte del laboratorio di Silverman nel 1990 dopo aver completato la sua ricerca di dottorato. Era curiosa di sapere se nella comunicazione cellula-cellula potesse esserci di più dei componenti scoperti da Silverman in Vibrio fischeri. Bassler ha avviato le sue indagini nel laboratorio di Silverman con un parente stretto di Vibrio fischeri, un batterio che produce luce chiamato Vibrio harveyi che era noto per avere uno stile di vita più vario ed esotico del Vibrio fischeri.
Bassler e Silverman scoprirono che Vibrio harveyi possedeva più sistemi di rilevamento del quorum, e che più di un autoinduttore viene utilizzato per la comunicazione. Nella sua carriera indipendente, Bassler ha identificato la nuova molecola di Vibrio harveyi e l'ha chiamata autoinduttore-2.
Ha scoperto che l'autoinduttore-2 è ampiamente prodotto nel mondo dei batteri. Sorprendentemente, piuttosto che informare i batteri del proprio numero di cellule, autoinducer-2 li informa sul conteggio delle cellule di altre specie batteriche nelle vicinanze.
Così, Bassler ha dimostrato che i batteri possono conversare oltre i confini delle specie usando un linguaggio universale simile all'esperanto. Questa scoperta ha rivelato che, simile alle cellule degli organismi superiori, i batteri si differenziano dagli altri. Bassler ha continuato a dimostrare che è la norma per i batteri essere "multilingue" e usano comunemente combinazioni di diversi autoinduttori per fare un censimento di sé, parenti imparentati, e non parente. Sulla base delle informazioni che raccolgono da queste miscele chimiche, e se i batteri vicini sono alleati o nemici, i batteri mettono in atto in modo appropriato un'ampia varietà di comportamenti collettivi offensivi o difensivi.
Più recentemente, Bassler ha scoperto che i virus intercettano il rilevamento del quorum batterico e le cellule intestinali umane si alleano con i batteri del microbioma, la comunità di batteri che risiede naturalmente nell'intestino, per sintetizzare un'altra nuova molecola sensibile al quorum che viene utilizzata per difendere sia la comunità umana che quella del microbioma contro gli agenti patogeni invasori. Così, Il lavoro di Bassler ha dimostrato che il quorum sensing trascende i confini del regno come virus e organismi superiori, compresi gli ospiti umani, partecipare a queste conversazioni chimiche.
Il lavoro di Silverman e Bassler ha rivoluzionato la comprensione delle comunità microbiche, un risultato innovativo la cui importanza fondamentale è ora accettata dopo decenni di lavoro persistente combinato con pubblicazioni eccellenti.
Per decenni dopo le prime scoperte, si pensava che il quorum sensing fosse semplicemente un fenomeno idiosincratico limitato a batteri bioluminescenti oscuri. Però, quella che sembrava una curiosità isolata si è rivelata universale nel mondo batterico.
L'importanza medica di questi risultati è ora ovvia. Bassler e altri ricercatori hanno dimostrato che il quorum sensing controlla la virulenza nei batteri che causano malattie. Bassler è stato il primo a mettere a punto strategie di rilevamento del quorum e ad utilizzarle con successo in modelli animali per arrestare l'infezione da agenti patogeni di rilevanza globale.
Tali risultati suggeriscono che potrebbe essere possibile sviluppare terapie antimicrobiche completamente nuove e urgenti che interferiscono con il quorum sensing piuttosto che uccidere i batteri come fanno gli antibiotici tradizionali. Perciò, i vincitori non sono solo onorati per le loro scoperte fondamentali riguardo alla natura molecolare della comunicazione cellula-cellula dei batteri, ma sono anche riconosciuti per l'enorme potenziale della loro ricerca nel trattamento delle infezioni causate da batteri resistenti agli antibiotici convenzionali.
Attualmente si stanno investendo notevoli sforzi per mettere in pratica questi concetti. Infine, strategie di modulazione del quorum-sensing potrebbero anche essere implementate per sfruttare i processi batterici benefici, Per esempio, per migliorare gli effetti salutari dei batteri del microbioma che risiedono nell'intestino umano o sulla pelle.
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