Uno studio dell'Università di Gerusalemme svela come i microbi abbiano riciclato armi virali per creare siringhe molecolari ultra-precise, capaci di colpire persino le cellule umane.

In natura è in corso una corsa agli armamenti microscopica che dura da miliardi di anni. Oggi, una ricerca pubblicata su Nature Communications e guidata dal Prof. Asaf Levy, rivela un colpo di scena evolutivo: i batteri hanno "sequestrato" sistemi di iniezione dai virus, trasformandoli in strumenti sofisticati per attaccare funghi, piante e animali.

eCIS: Le siringhe molecolari "fai-da-te"
Al centro dello studio ci sono i sistemi di iniezione contrattile extracellulare (eCIS). Si tratta di macchine molecolari che somigliano in tutto e per tutto alle code dei batteriofagi (i virus che mangiano i batteri). Mentre i virus le usano per iniettare il proprio DNA, i batteri le hanno trasformate in lanciamissili di tossine.

Per anni, il modo in cui queste macchine riconoscessero i loro bersagli è rimasto un mistero. Il team del Prof. Levy ha sviluppato un algoritmo innovativo che ha permesso di mappare questo arsenale:

3.445 proteine di aggancio identificate.

1.069 specie di batteri e archei analizzate.

1.177 diverse famiglie di domini proteici catalogati.

Evoluzione "sotto steroidi": il riciclo genetico
La scoperta più sorprendente riguarda l'origine di queste armi. I batteri non si sono limitati a copiare i virus, ma hanno letteralmente "campionato" il mondo biologico. Attraverso il trasferimento genico orizzontale, hanno prelevato pezzi di codice genetico da:

Virus e altri batteri

Piante e Funghi

Sistemi immunitari animali

Questi pezzi vengono montati sulla punta della siringa (la "fibra della coda") come se fossero testate intercambiabili. La struttura è composta da una base fissa (l'ancora) e una punta variabile (il recettore), che determina se l'arma colpirà un insetto, un altro microbo o una cellula umana.

Dalla natura al laboratorio: iniettare farmaci nelle cellule umane
Per dimostrare la portata della scoperta, i ricercatori hanno condotto un esperimento "chimerico". Hanno preso un componente di un batterio (Paenibacillus) che somiglia all'emoagglutinina del virus del morbillo e lo hanno montato su una siringa batterica.

Il risultato? La macchina è stata in grado di riconoscere, agganciare e iniettare proteine all'interno di monociti umani (cellule THP-1), ignorando altri tipi cellulari. È stato inoltre identificato il "bersaglio" molecolare: il D-mannosio, uno zucchero presente sulla superficie delle nostre cellule.

"È incredibile osservare come uno strumento virale nato per iniettare DNA nei batteri si sia evoluto in un set di attrezzi capaci di colpire una diversità immensa di ospiti", spiegano i ricercatori.

Una nuova frontiera biotecnologica
Questa mappatura non è solo un successo teorico, ma apre la strada a una medicina di precisione senza precedenti. In futuro, queste "siringhe naturali" potrebbero essere programmate per:

Consegnare farmaci direttamente all'interno di cellule cancerose.

Introdurre enzimi riparatori in tessuti specifici.

Creare nuovi trattamenti antibatterici che non danneggino il microbioma sano.