Clostridioides difficile è un microbo intestinale che causa infezioni intestinali, spesso in seguito all’assunzione di antibiotici, che portano a diarrea grave e persino alla morte. Di recente un gruppo di ricercatori ha scoperto che questo microbo ha una capacità unica di utilizzare determinati nutrienti per sopravvivere e proliferare nell’intestino, il che gli conferisce un vantaggio rispetto ad altri microbi.
I risultati, pubblicati su Cell Host & Microbe, suggeriscono che colpire l’enzima che consente a C. difficile di utilizzare determinati nutrienti potrebbe rappresentare un potenziale approccio terapeutico per il trattamento delle infezioni.
I batteri necessitano di nucleotidi, che possono essere prodotti da zero o recuperati dall’ambiente, per immagazzinare informazioni genetiche, produrre energia e costruire molecole essenziali. C. difficile è particolarmente abile nel recuperare questi nutrienti, ma non è ancora chiaro il meccanismo utilizzato.
Matthew Munneke del Vanderbilt University Medical Center di Nashville, in Tennessee, e i suoi colleghi hanno quindi deciso di studiare come C. difficile ottenga nucleotidi nell’intestino umano dopo un trattamento antibiotico.
Vantaggio competitivo
Innanzitutto, i ricercatori hanno analizzato campioni di feci di bambini sani e di bambini con un’infezione da C. difficile, scoprendo che i livelli di uracile, un precursore nucleotidico chiave, diminuiscono durante l’infezione da C. difficile.
Esperimenti sui topi hanno rivelato che C. difficile sintetizza da zero l’uracile e altre basi azotate chiamate pirimidine oppure le acquisisce dall’intestino. Inoltre, è stato osservato che un ceppo mutante di C. difficile incapace di produrre pirimidine ha causato un’infezione meno grave, a meno che non gli venisse somministrato 4-tiouracile (4-TU), un nucleotide modificato presente nelle feci umane.
Ulteriori test hanno dimostrato che C. difficile può convertire il 4-TU in uracile utilizzando un enzima chiamato TudS. Un ceppo mutante di C. difficile privo di TudS non era in grado di proliferare utilizzando il 4-TU come unica fonte di pirimidine.
Ma quando TudS è stato reintrodotto, la crescita è stata ripristinata. L’espressione di TudS in E. coli, un batterio che normalmente non può utilizzare 4-TU, ne ha permesso la crescita utilizzando questa molecola.
Bersaglio terapeutico
I ricercatori hanno anche scoperto che 4-TU è tossico per i batteri perché può sostituire l’uracile nell’RNA, alterando le normali funzioni cellulari. Tuttavia, nei batteri con TudS, 4-TU non è presente nell’RNA, suggerendo che questo enzima previene questa sostituzione dannosa.
I ceppi wild-type di C. difficile hanno superato in competizione i ceppi privi di TudS in presenza di 4-TU, suggerendo che TudS offra a C. difficile un vantaggio in termini di sopravvivenza.
«Questi risultati migliorano la nostra comprensione dell’acquisizione di nutrienti durante l’infezione da C. difficile», affermano gli autori. I risultati mostrano inoltre che TudS aiuta C. difficile a proliferare nell’intestino metabolizzando 4-TU, rendendo questo enzima un potenziale bersaglio per il controllo dell’infezione.
