Batteri persistenti Come gli stafilococchi entrano nell'organismo

Agenti patogeni comuni: come gli stafilococchi si accumulano nel corpo

Ricercatori tedeschi hanno decifrato il meccanismo fisico con cui un patogeno comune si lega alla molecola bersaglio nel corpo umano. Le nuove scoperte sono cruciali per il controllo di tali batteri.

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I batteri hanno sviluppato strategie sofisticate per stabilirsi in loro ospiti e si moltiplicano. gioca quale ruolo e le leggi della fisica, mostra uno studio che è stato ora pubblicato sulla rivista "Science". Il gruppo di ricerca ha studiato l'esempio di stafilococchi con quello straordinario persistenza batteri si legano meccanici usano proteine ​​per le molecole bersaglio del suo ospite. Gli scienziati sono riusciti a identificare il meccanismo fisico attraverso il quale l'agente patogeno si attacca alla sua molecola bersaglio. Inoltre, rappresentano il processo con un'accuratezza dei dettagli senza precedenti.

I ricercatori sono stati in grado di decifrare il meccanismo fisico mediante il quale un patogeno comune si lega al suo bersaglio nel corpo umano. Le nuove scoperte potrebbero contribuire allo sviluppo di nuove terapie. (Immagine: Alexander Raths / fotolia.com)

Gli stafilococchi sono la causa di molte malattie infettive

"Gli stafilococchi sono la causa di molte malattie infettive nell'uomo e negli animali. Possono causare sia intossicazioni alimentari che malattie infettive ", spiega l'Istituto federale per la valutazione dei rischi (BfR) sul suo sito web.

"Spesso causano infezioni delle ferite purulente e altre infezioni purulente negli esseri umani". Ad esempio, i batteri sono spesso responsabili dell'infiammazione nel naso.

Gli stafilococchi possono anche portare alla cosiddetta sindrome da shock tossico.

Gli esperti sanitari sono particolarmente preoccupati per i ceppi multiresistenti, come lo Staphylococcus aureus meticillino-resistente (MRSA), che sono spesso resistenti agli antibiotici.

Approfondimenti che prima non erano possibili

Come parte di questo studio hanno Lukas Milles e il professor Hermann Gaub dalla Facoltà di Fisica presso la Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) in collaborazione con l'University of Illinois (USA) i ricercatori le forze fisiche tra una proteina di adesione di un agente patogeno e la sua molecola bersaglio umano Misurato alla singola molecola in vitro mediante microscopia a scansione.

Inoltre, hanno calcolato l'interazione di tutti gli atomi coinvolti in un supercomputer particolarmente potente, si legge in una nota.

"Questo cambiamento di paradigma apre intuizioni che in precedenza non erano possibili", dice Gaub. Così uno dei più potente computer al mondo con 900.000 processori su supercomputer Blue Waters in Illinois, che corre parallela simulazioni di dinamica molecolare per decifrare la complessa interazione.

La forza con cui il patogeno si lega al suo molecola bersaglio, sono stati sorpreso i ricercatori: "L'incollaggio della meccanica di un unico complesso recettore-ligando raggiunto una forza di circa due nano-Newton. Questa è una eccezionale stabilità paragonabile alla forza di legami covalenti tra atomi, più forti forze molecolari che conosciamo ", spiega Gaub.

Il batterio utilizza un meccanismo insolito

Lo studio dimostra che la proteina di adesione del batterio incorpora grazie alla sua geometria, la molecola bersaglio in una rete di legami idrogeno che è più dominata dalla scheletro peptidico come delle catene laterali.

Sotto la forza di innumerevoli piccole interazioni locali, questi legami si irrigidiscono in una geometria cooperativa di taglio, poiché il principio fisico sottostante è chiamato.

"Questa geometria può resistere a forze estreme perché tutti i legami dovrebbero essere spezzati in parallelo per separare l'obiettivo", afferma Milles.

Un'analogia semplificata sono due strisce di velcro che sono difficili da separare quando tirate da estremità opposte.

"Il batterio utilizza un meccanismo insolito, ma è molto sofisticato e offre vantaggi decisivi", ha affermato Gaub.

Poiché il meccanismo è focalizzato sulla spina dorsale del peptide, che è simile per ogni proteina, l'elevata stabilità può essere raggiunta per un ampio spettro di peptidi bersaglio.

Pertanto, la forza fisica estrema del sistema è ampiamente indipendente dalla sequenza e dalle proprietà biochimiche del bersaglio.

Fondamenti per lo sviluppo di nuove terapie

"I batteri malati aderiscono alle molecole bersaglio dei loro ospiti con eccezionale persistenza meccanica", spiega Gaub.

"Comprendere i meccanismi fisici che sono alla base di questa testarda adesione a livello molecolare è fondamentale per combattere tali invasori", ha detto l'esperto.

Pertanto, lo studio ha gettato le basi per lo sviluppo di nuove terapie per le infezioni da stafilococchi. (Ad)