Dall’Università di Barcellona uno studio che permetterà di identificare meccanismi ancora sconosciuti, potenziali bersagli per lo sviluppo di nuovi antibiotici.
I ricercatori dell’Universitat Autonoma de Barcelona (UAB) hanno prodotto la mappa più completa dell’interattoma essenziale dei batteri, ovvero delle interazioni delle proteine che permettono ai microrganismi di svolgere le funzioni essenziali per la loro sopravvivenza. La ricerca, pubblicata sulla rivista eLife, ha utilizzato lo strumento di intelligenza artificiale AlphaFold per prevedere e modellare più di 1.400 interazioni. I risultati hanno rivelato dettagli precedentemente sconosciuti di questi meccanismi e offrono potenziali bersagli per lo sviluppo di nuovi antibiotici.
Cos’è l’interattoma batterico
I batteri svolgono molte funzioni fondamentali per la loro sopravvivenza, come la produzione dell’energia di cui hanno bisogno, la replicazione del DNA e la divisione cellulare per riprodursi, o la sintesi della membrana cellulare per proteggersi e interagire con l’ambiente. Tutti questi processi sono molto complessi e richiedono l’azione coordinata di un insieme di proteine essenziali: senza di esse i processi non avvengono e i batteri muoiono. Pertanto, conoscere nel dettaglio come sono regolati questi processi fondamentali, quali proteine sono coinvolte e come interagiscono tra loro e con l’ospite è essenziale per comprendere i meccanismi di crescita, riproduzione e sopravvivenza dei batteri.
L’Intelligenza artificiale per predire le interazioni in modo più preciso
Le recenti tecniche sperimentali hanno permesso di identificare milioni di interazioni proteina-proteina e strutture proteiche, ma molti di questi dati contengono falsi positivi. Tuttavia, l’utilizzo di modelli di intelligenza artificiale come AlphaFold permette non solo di ottenere strutture proteiche con una precisione comparabile ai metodi sperimentali, ma anche di distinguere tra interazioni autentiche e false. Il proteoma batterico, composto da 4.000-5.000 proteine, può generare fino a 20 milioni di possibili interazioni, ma quelle ritenute essenziali sono finora limitate a circa 12.000, identificate attraverso la presenza di proteine conservate in almeno due specie batteriche diverse. I ricercatori dell’Universitat Autònoma de Barcelona hanno impiegato AlphaFold per predire le interazioni proteina-proteina essenziali per la sopravvivenza batterica, riducendo la conta a 1.402. Inoltre, l’AI si è rivelata affidabile, in quanto è riuscita a identificare l’81% delle interazioni contenute in una raccolta di 140 interazioni proteina-proteina che erano state ottenute precedentemente con metodi sperimentali tradizionali.
Nuovi complessi proteici essenziali precedentemente sconosciuti
Utilizzando l’AI, i ricercatori hanno potuto scoprire una serie di interazioni proteina-proteina precedentemente sconosciute che agiscono in 9 diversi processi essenziali: biosintesi degli acidi grassi nella membrana cellulare, sintesi dei lipopolisaccaridi nella membrana esterna, trasporto dei lipidi, trasporto delle proteine e delle lipoproteine nella membrana esterna, divisione cellulare, mantenimento della forma allungata dei bacilli, replicazione del DNA per la riproduzione batterica e sintesi di alcuni enzimi.
Una comprensione dettagliata della struttura di questi complessi proteici appena scoperti fornirà nuove informazioni sui meccanismi molecolari coinvolti in questi processi batterici vitali e potrebbe aprire la strada allo sviluppo di nuovi antibiotici, in un periodo storico in cui le resistenze agli antibiotici sono sempre più un problema di salute globale.
Fonte
- Gómez Borrego and Torrent Burgas. Structural assembly of the bacterial essential interactome. eLife 2024;13:e94919.
