Batteri intestinali producono lipidi coinvolti nel metabolismo e nel sistema immunitario

I risultati ottenuti da un recente studio suggeriscono che i lipidi batterici potrebbero influenzare il metabolismo e la funzione immunitaria dell'ospite.
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Stato dell’arte
Molti organismi, dai funghi all’uomo, producono molecole chiamate lipidi dell’inositolo, che sono coinvolti in processi importanti come il signalling cellulare. La produzione di lipidi dell’inositolo nei batteri è invece rara. Ricerche recenti hanno dimostrato che il batterio intestinale Bacteroides thetaiotaomicron può produrre lipidi dell’inositolo e sfingolipidi, ma non sono stati ancora studiati i pathway che portano alla produzione di tali molecol, nonché la loro prevalenza.

Cosa aggiunge questa ricerca
I ricercatori hanno studiato il cluster genico per la produzione di lipidi dell’inositolo in B. thetaiotaomicron, caratterizzato il pathway che porta alla loro sintesi, risolto la struttura di un enzima chiave in questo pathway e identificato la proteina responsabile della conversione di un precursore dell’inositolo in fosfatidilinositolo. È stato infine osservato che l’inibizione della produzione di lipidi dell’inositolo ha alterato alcuni dei tratti di B. thetaiotaomicron, inclusa la resistenza ai peptidi antimicrobici.

Conclusioni
I risultati suggeriscono che la produzione di lipidi dell’inositolo è comune nei Bacteroidetes e in altri batteri che compongono il microbiota intestinale. Queste molecole potrebbero consentire ai batteri di comunicare tra loro.

Molti organismi, dai funghi all’uomo, producono molecole lipidiche chiamate lipidi dell’inositolo, che sono coinvolti in processi importanti come il signalling cellulare

Una nuova ricerca suggerisce che la sintesi dei lipidi dell’inositolo è comune anche nei Bacteroidetes e in altri batteri presenti nel microbiota intestinale e ipotizza che il metabolismo di queste molecole possa essere alla base della comunicazione tra i batteri, i cui effetti sull’ospite devono ancora essere studiati. 

I risultati sono stati pubblicati su Nature Microbiology.

Inositolo, centrale operativa poco nota nei batteri

L’inositolo è uno zucchero a partire dal quale vengono sintetizzate molecole di segnalazione tra cui l’inositolo fosfato e i lipidi dell’inositolo. La sintesi dell’inositolo inizia con la formazione di inositolo fosfato dal glucosio-6-fosfato da parte di un enzima chiamato myo-inositolo fosfato sintasi.

I batteri utilizzano l’inositolo fosfato per produrre fosfatidilinositolo fosfato da citidina difosfato diacilglicerolo e myo-inositolo fosfato. 

Sebbene l’enzima che produce il fosfatidilinositolo fosfato sia stato ben caratterizzato nei batteri, altri enzimi responsabili della conversione del fosfatidilinositolo fosfato batterico in fosfatidilinositolo devono ancora essere identificati. 

Inoltre, studi recenti hanno suggerito l’esistenza di un cluster genico per la sintesi dei lipidi dell’inositolo nel batterio intestinale Bacteroides thetaiotaomicron.  

Ruth Ley del Max Planck Institute for Biology e i suoi colleghi hanno quindi deciso di studiare più nel dettaglio questo cluster genico. 

La sintesi batterica dei lipidi dell’inositolo

In primo luogo, i ricercatori hanno identificato i geni responsabili del metabolismo dei lipidi dell’inositolo in B. thetaiotaomicron, per poi caratterizzare la funzione di ciascun gene.

Successivamente, utilizzando la cristallografia a raggi X, i ricercatori hanno determinato la struttura dell’enzima che produce il myo-inositolo-fosfato e identificato l’enzima responsabile della conversione del fosfatidilinositolo fosfato in fosfatidilinositolo.

Mediante esperimenti in vitro è stato inoltre dimostrato che l’inibizione della sintesi di lipidi dell’inositolo altera alcuni dei tratti di B. thetaiotaomicron, inclusa la resistenza ai peptidi antimicrobici, che agiscono come antibiotici ad ampio spettro. 

Nei topi, i ceppi di B. thetaiotaomicron che non erano in grado di sintetizzare i lipidi dell’inositolo hanno mostrato una ridotta fitness batterica.

Bacteroides, grandi produttori

I ricercatori hanno poi scoperto che la maggior parte delle specie di Bacteroides sono in grado di sintetizzare i lipidi dell’inositolo

«Circa tre quarti delle specie Bacteroides (escluso, per esempio, il genere Bacteroides fragilis), Prevotella e Parabacteroides hanno un omologo della myo-inositolo fosfato sintasi», affermano i ricercatori. 

Gli omologhi delle proteine ​​prodotte dal cluster genico per la sintesi dei lipidi dell’inositolo sono risultati invece assenti o non comuni nei batteri Porphyromonas, Sphingobacterium e Chlorobium.

Poiché i Bacteroides sono tra i microbi più abbondanti nell’intestino umano, la sintesi dei lipidi dell’inositolo da parte di questi e altri batteri associati all’intestino, come Prevotella e Parabacteroides, potrebbe contribuire a determinare la tipologia e i livelli di lipidi presenti nell’intestino

Conclusioni

I risultati ottenuti suggeriscono che i lipidi batterici, che sono strutturalmente simili alle loro controparti eucariotiche, potrebbero influenzare il metabolismo e la funzione immunitaria dell’ospite.

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