Stato dell’arte
I batteri della bocca, incluso lo Streptococcus mutans, si nutrono di zuccheri alimentari e producono lattato, che può danneggiare lo smalto e portare alla formazione di carie. Il lattato subisce diverse modifiche chimiche, inclusa la lattilazione della lisina, che gioca un ruolo nel controllare l’espressione genica nelle cellule dei mammiferi. Tuttavia, non è chiaro se la lattilazione della lisina abbia un ruolo nel modo in cui S. mutans metabolizza gli zuccheri alimentari.
Cosa aggiunge questa ricerca
I ricercatori hanno studiato il metabolismo di S. mutans in presenza di saccarosio, il principale costituente dello zucchero bianco. Il saccarosio favorisce la lattilazione della lisina, soprattutto nelle proteine coinvolte nel metabolismo e nella sintesi proteica. Un enzima chiamato GNAT13 catalizza la lattilazione della lisina su una subunità della RNA polimerasi. La sovraespressione di GNAT13 in S. mutans inibisce la formazione del biofilm batterico.
Conclusioni
I risultati suggeriscono che la lattilazione della lisina contribuisce alla regolazione metabolica nei batteri e che GNAT13 può limitare la formazione del biofilm batterico in presenza di saccarosio.
Fare spuntini con dolci può portare alla formazione di carie, poiché i batteri della bocca trasformano gli zuccheri in acidi.
Di recente, un gruppo di ricercatori ha scoperto che lo zucchero stimola un tipo di modificazione proteica che influenza il metabolismo dei batteri presenti nella bocca.
Lo studio, pubblicato su Science Signaling, ha anche identificato un potenziale target per limitare la formazione della placca dentale, dove tipicamente risiedono i batteri che causano la carie.
Streptococcus mutans e la carie
Il più comune di questi batteri è lo Streptococcus mutans, che fa affidamento sul saccarosio alimentare, il principale costituente dello zucchero bianco, per produrre energia.
S. mutans produce, a partire dal saccarosio, il lattato, che danneggia lo smalto e che viene poi incorporato nelle catene di carboidrati che formano il biofilm batterico.
Il lattato può subire diverse modificazioni chimiche, inclusa la lattilazione della lisina, che consiste nel legame del gruppo lattilico del lattato a determinati residui della lisina.
Precedenti studi hanno dimostrato che nelle cellule dei mammiferi la lattilazione della lisina gioca un ruolo nel regolare l’espressione genica.
Tuttavia, non è chiaro se la lattilazione della lisina sia in grado di influenzare il meccanismo con cui S. mutans metabolizza gli zuccheri alimentari.
Per rispondere a questa domanda, i ricercatori guidati da Zhengyi Li della Sichuan University a Chengdu, in Cina, hanno studiato il metabolismo di S. mutans in presenza di saccarosio.
Il microbiota si adatta all’ambiente
I ricercatori si sono proposti di identificare e quantificare in S. mutans le proteine sottoposte a lattilazione della lisina in presenza di varie concentrazioni di saccarosio. Dai dati ottenuti è emerso che il saccarosio generalmente stimola questa reazione chimica soprattutto nelle proteine coinvolte nel metabolismo e nella sintesi proteica.
La lattilazione della lisina ha indotto cambiamenti significativi negli enzimi chiave coinvolti nella glicolisi, il processo in cui il glucosio viene scomposto per produrre energia. I ricercatori hanno anche scoperto che S. mutans può modulare processi biologici essenziali, compresa l’espressione genetica, aumentando o diminuendo la lattilazione della lisina di varie proteine in risposta alle condizioni ambientali che guidano la formazione di biofilm batterico.
«Questa capacità gioca un ruolo cruciale nel consentire a S. mutans di adattare rapidamente i suoi modelli metabolici ai cambiamenti ambientali e facilitare la formazione del biofilm», affermano i ricercatori.
Regolazione metabolica
Ulteriori esperimenti hanno dimostrato che un enzima chiamato GNAT13 catalizza la lattilazione della lisina e media il legame di un gruppo lattile a una subunità della RNA polimerasi.
I ricercatori hanno inoltre scoperto che la sovraespressione di GNAT13 in S. mutans inibisce la formazione del biofilm batterico.
Conclusioni
«Sebbene sia stato dimostrato che la lattilazione della lisina regola vari processi metabolici nelle cellule dei mammiferi, l’importanza biologica di questa modificazione non era stata ancora chiarita nelle cellule procariotiche. Il nostro set di dati fornisce una base per esplorare le funzioni della lattilazione della lisina nei batteri», affermano i ricercatori.
I risultati suggeriscono che la lattilazione della lisina contribuisce alla regolazione metabolica nei batteri e può influenzare la loro virulenza e patogenicità. I risultati indicano anche che GNAT13 può limitare la formazione del biofilm batterico stimolata dal saccarosio.
