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Scoperto possibile meccanismo con cui i batteri colonizzano l’intestino

I risultati di un recente studio suggeriscono che non solo Bacteroides thetaiotaomicron, ma anche altri microbi intestinali utilizzano la separazione di fase liquido-liquido per colonizzare l'intestino.
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Scoperto possibile meccanismo con cui i batteri colonizzano l’intestino

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Stato dell’arte
I trattamenti basati sulla modulazione del microbiota potrebbero offrire nuove possibilità per prevenire e curare diverse malattie. Tuttavia è necessario comprendere i meccanismi che consentono ai batteri commensali di colonizzare l’intestino.

Cosa aggiunge questa ricerca
I ricercatori hanno studiato come Bacteroides thetaiotaomicron, una delle specie batteriche commensali più abbondanti, colonizza l’intestino umano. Dai dati ottenuti è emerso che un ampio dominio della proteina Rho, che nei batteri è essenziale nella regolazione della trascrizione genica, è fondamentale anche per B. thetaiotaomicron. I ricercatori hanno scoperto che questo batterio risponde agli stimoli provenienti dall’ambiente intestinale dei mammiferi sequestrando le molecole Rho all’interno di compartimenti senza membrana attraverso un processo chiamato liquid-liquid phase separation. La formazione di questi compartimenti ha aumentato l’attività di Rho, con conseguente espressione alterata di centinaia di geni, molti dei quali sono necessari per la colonizzazione dell’intestino.

Conclusioni
I risultati suggeriscono che non solo Bacteroides thetaiotaomicron, ma anche altri microbi intestinali utilizzano la separazione di fase liquido-liquido per colonizzare l’intestino, aprendo la strada a nuove applicazioni cliniche basate sul microbiota.

La composizione del microbiota intestinale varia tra persone sane e individui con determinate condizioni. Ecco perché i trattamenti basati sulla modulazione del microbiota potrebbero offrire nuove possibilità per prevenire e curare moltissime malattie.

A questo scopo, è necessario comprendere i meccanismi che consentono ai microbi commensali di colonizzare l’intestino. 

Una nuova ricerca mostra che il batterio Bacteroides thetaiotaomicron utilizza un processo chiamato liquid-liquid phase separation (separazione di fase liquido-liquido) di una proteina coinvolta nella trascrizione genica per proliferare nell’intestino dei mammiferi

I risultati, pubblicati su Science, suggeriscono che anche altri microbi intestinali utilizzano questo processo per colonizzare l’intestino, aprendo la strada a nuove applicazioni cliniche basate sul microbiota. 

Bacteroides thetaiotaomicron, batterio benefico

B. thetaiotaomicron è una delle specie batteriche commensali più abbondanti nell’intestino umano ed è stata associata a uno stato di buona salute

Dal momento che questo batterio è attualmente in fase di sperimentazione in studi clinici come potenziale agente terapeutico per i disturbi gastrointestinali, Eduardo Groisman della Yale School of Medicine e i suoi colleghi hanno deciso di studiare cosa consente a B. thetaiotaomicron di colonizzare l’intestino dei mammiferi. 

I ricercatori si sono concentrati su una proteina batterica chiamata Rho, che è coinvolta nella terminazione del processo di trascrizione del DNA. 

La proteina Rho

Rho è una proteina altamente conservata ed è essenziale nella regolazione della trascrizione genica nei batteri. La proteina Rho di B. thetaiotaomicron differisce leggermente da quella di altri batteri perché contiene un dominio privo di una struttura tridimensionale fissa, denominato Intrinsically Disordered Domain, o IDR. 

I ricercatori hanno scoperto che questo dominio è fondamentale per la regolazione genica di B. thetaiotaomicron nell’intestino. 

È stato infatti osservato che un ceppo di B. thetaiotaomicron privo di IDR è stato rapidamente sostituito nell’intestino di topi germ-free da un ceppo che esprimeva il dominio

Quest’ultimo rappresentava il 95% della popolazione batterica dell’intestino dei topi entro il sesto giorno. 

Colonizzare l’intestino 

Mediante esperimenti condotti in vitro e nei topi, il team ha scoperto che l’IDR di Rho guida un processo chiamato separazione di fase liquido-liquido, che consente la formazione di condensati simili a liquidi contenenti Rho. 

In risposta agli stimoli provenienti dall’ambiente intestinale dei mammiferi, B. thetaiotaomicron utilizza la separazione di fase liquido-liquido per sequestrare le molecole di Rho all’interno di compartimenti privi di membrana. 

Questo ha aumentato l’attività di Rho, con conseguente espressione alterata di centinaia di geni, molti dei quali sono necessari per la colonizzazione intestinale. 

«I risultati ottenuti suggeriscono il ruolo fondamentale svolto dal processo di separazione di fase liquido-liquido nelle interazioni ospite-batteri commensali, dimostrando così l’importanza di questo processo per la fisiologia batterica», concludono gli autori.

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