Stato dell’arte
I batteri possono produrre molecole “segnale”, come neurotrasmettitori e ormoni, e possono modificare quelle prodotte dall’uomo dando un effetto fisiologico. Tuttavia, i metaboliti microbici sono difficili da identificare perché spesso sono prodotti soltanto nell’intestino e perché per essere sintetizzati sono necessarie altre molecole provenienti dall’ospite, dalla dieta o da altri batteri.

Cosa aggiunge questo studio
I ricercatori hanno identificato cluster genici nei batteri Clostridia in grado di produrre ammidi di acidi grassi (FAA), molecole bioattive prodotte dall’uomo che hanno diversi effetti fisiologici, dall’immunoregolazione al rilevamento del dolore e alla guarigione delle ferite. Gli enzimi batterici hanno utilizzato substrati derivati ​​dalla dieta per produrre gli FAA che interagiscono con i recettori umani. Una specifica molecola, chiamata lauroil triptamina, è prodotta in coltura dall’Eubacterium rectale, uno dei batteri intestinali più diffusi nell’uomo. Questa molecola è in grado di legarsi a un recettore immunomodulatore ed è presente nei campioni fecali umani.

Conclusioni
I risultati suggeriscono che gli FAA prodotti da Clostridia modulano il metabolismo “imitando” le molecole bioattive umane.

I batteri possono influenzare la salute umana producendo molecole “segnale”, sostanze bioattive come per esempio neurotrasmettitori e ormoni. Un nuovo studio ha dimostrato che alcuni batteri intestinali utilizzano substrati derivati ​​dalla dieta per produrre molecole che interagiscono con i recettori umani.

I risultati, pubblicati su Nature Microbiology, suggeriscono che i metaboliti microbici sono in grado di modulare il nostro metabolismo “imitando” le molecole bioattive di origine umana.

I microbi intestinali sono noti per produrre molecole che hanno un effetto fisiologico. Tuttavia, i metaboliti microbici sono difficili da identificare perché spesso sono prodotti solo nell’intestino e perché per essere sintetizzati sono necessarie altre molecole provenienti dall’ospite, dalla dieta o da altri batteri.

Per superare queste difficoltà, Christopher Voigt del Broad Institute del MIT e di Harvard e i suoi colleghi hanno combinato la bioinformatica con un test che ha permesso loro di cercare molecole che potrebbero interferire con le vie di segnalazione umane.

Metaboliti batterici e mimetismo molecolare

Analizzando i genomi batterici associati all’uomo, i ricercatori statunitensi hanno identificato una classe specifica di cluster genici dei batteri Clostridia. Questi gruppi di geni sono in grado di produrre ammidi di acidi grassi (FAA), molecole di segnalazione prodotte dall’uomo.

Gli ammidi di acidi grassi sono noti per avere diversi effetti fisiologici, dall’immunoregolazione al rilevamento del dolore e alla guarigione delle ferite. I cluster di Clostridia si sono distinti perché sono abbondanti nell’intestino e perché codificano per molecole che non erano state ancora caratterizzate.

Il team di ricercatori ha quindi sviluppato uno screening in vitro per valutare se i batteri possono incorporare molecole derivate dall’ospite, dalla dieta o da altri microbi. Dai dati ottenuti è risultato che gli enzimi batterici dei Clostridia utilizzano substrati derivati ​​dalla dieta per produrre gli FAA che interagiscono con i recettori umani.

Tra questi FAA, i ricercatori hanno identificato una molecola chiamata lauroil triptamina, che è risultata in grado di legare un recettore umano che svolge un ruolo chiave nella regolazione del sistema immunitario e nel controllo dell’infiammazione.

Regolazione immunitaria correlata a lauroil triptamina

Successivamente, il team di studiosi ha confermato che l’Eubacterium rectale, uno dei batteri intestinali umani più diffusi, può produrre la lauroil triptamina. La molecola è stata rilevata sia nell’intestino umano sia nei campioni fecali umani.

«La produzione di FAA da parte di Clostridia sembra essere sufficientemente elevata da impartire sull’ospite un effetto locale e potenzialmente anche sistemico», affermano gli autori dello studio, secondo i quali esistono diversi meccanismi attraverso i quali gli FAA derivati ​​da Clostridia potrebbero influenzare la fisiologia dell’ospite, ad esempio regolando l’immunità, come dimostrato in questo studio.

«L’utilizzo della bioinformatica ha consentito di identificare le specie batteriche che hanno un ruolo immunomodulatore», aggiungono gli autori. «In questo studio abbiamo dimostrato come la biologia sintetica e lo screening ad alto rendimento possono essere applicati per affinare i legami molecolari tra i due».