Lo studio mappa i geni essenziali per la funzione metabolica di due batteri comuni

Uno studio in Rapporti di cella mappa geni essenziali per la funzione metabolica di M. agalactiae e M. pneumoniae , due batteri comuni che infettano rispettivamente il bestiame e l'uomo.

La mappa di M. agalactiae rivela nuove intuizioni che sbloccano percorsi per esplorare nuovi vaccini e antimicrobici per applicazioni veterinarie.

I risultati possono essere utilizzati anche per mettere a punto una versione riprogettata di M. pneumoniae in modo che possa trattare le malattie polmonari umane in futuro.

I nuovi metodi utilizzati nello studio sono uno strumento utile per altri ricercatori per valutare rapidamente il metabolismo attivo di un microrganismo, aumentare le possibilità di trovare nuove applicazioni utilizzando i microbi.

I batteri sono organismi viventi versatili che possono colonizzare una vasta gamma di ambienti, padroni di casa, o tessuti all'interno di un ospite. Gran parte di questo successo è dovuto alla loro plasticità metabolica, che è stato modellato dall'evoluzione nel corso di milioni di anni.

Le vie metaboliche microbiche possono essere sfruttate per applicazioni industriali, come l'uso di batteri per tingere i jeans con la loro caratteristica tonalità indaco. È sempre più importante anche in ambito sanitario, con studi precedenti che collegano il metabolismo del microbioma con la capacità del corpo umano di assorbire farmaci terapeutici.

Gli attuali approcci per tracciare le vie metaboliche microbiche sono costosi, noioso e dispendioso in termini di tempo, ostacolare lo sviluppo di nuove applicazioni come vaccini o sostanze antimicrobiche. Sono necessari nuovi strumenti per costruire una mappa accurata di tutte le reazioni chimiche che avvengono in un particolare ceppo di batteri senza vicoli ciechi o loop inutili.

In uno studio pubblicato oggi sulla rivista Rapporti di cella , i ricercatori del Centro per la regolazione genomica di Barcellona descrivono un nuovo metodo per determinare le vie metaboliche attive nei microbi utilizzando tecniche all'avanguardia della genomica e della proteomica.

I ricercatori hanno prima testato i loro metodi mappando le vie metaboliche di Mycoplasma pneumoniae , un batterio con un piccolo genoma che causa comunemente infezioni lievi dell'apparato respiratorio, e il cui metabolismo è stato ampiamente documentato in passato. Le sue vie metaboliche attive concordavano con i dati sperimentali.

Hanno quindi usato gli stessi metodi per documentare i percorsi relativamente sconosciuti di Mycoplasma agalactiae , una fonte comune di infezioni in capre e pecore con significative conseguenze sanitarie ed economiche per il bestiame. Nonostante M. agalactiae e M. pneumoniae condividendo gran parte del genoma dell'altro, il loro metabolismo ha preso strade sostanzialmente diverse, evidenziando la complessità della previsione delle reti metaboliche sulla base delle sole informazioni genomiche.

"I microrganismi sono un tesoro per trovare nuove applicazioni per l'assistenza sanitaria e l'industria. Avere nuovi strumenti per catturare un quadro globale dell'attività e della direzionalità delle reti metaboliche microbiche è la chiave per sfruttare al meglio queste risorse naturali, "dice Ariadna Montero Blay, Dottoranda presso il Center for Genomic Regulation e primo autore dello studio.

"I nostri risultati per Mycoplasma agalactiae potrebbe avere un grande impatto in campo veterinario nella generazione di nuovi antimicrobici basati su metaboliti tossici o ceppi vaccinali attenuati con knock-down di geni metabolici essenziali o flussi metabolici riprogettati".

I risultati dello studio possono essere utilizzati per mettere a punto una versione riprogettata di M. pneumoniae in modo che possa un giorno essere usato per curare le malattie polmonari umane, un obiettivo a lungo termine del gruppo di ricerca.

Mentre questo è ancora lontano anni, possiamo usare questi metodi per identificare importanti vie metaboliche e bloccarle, che potrebbe aumentare la specificità e l'efficacia dell'uso di Mycoplasma come pillola viva. Il nostro studio mette in evidenza i nuovi metodi ingegnosi della scienza che stanno riducendo tempi e costi e accelerando le nuove scoperte".

Luis Serrano, Professore di ricerca ICREA, Direttore del CRG e ultimo autore dello studio

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