Da un raro microbo del suolo, un nuova categoria di antibiotici candidati. I ricercatori stanno correndo per riesaminare alcuni microbi che fungono da una delle nostre fonti terapeutiche di maggior successo: gli attinomiceti.
Gli scienziati della Washington University di St. Louis e dell’Università delle Hawaii hanno scoperto un potenziale candidato per lo sviluppo di farmaci da uno di questi microbi, il batterio del suolo noto come Lentzea flaviverrucosa. Hanno riportato i loro risultati in uno studio pubblicato la settimana dell’11 aprile negli Atti della National Academy of Sciences.
“Gli attinomiceti rari sono una fonte sottosfruttata di nuovi composti bioattivi“, ha affermato Joshua Blodgett, assistente professore di biologia in Arti e scienze, co-autore corrispondente del nuovo studio. “Il nostro approccio basato sulla genomica ci ha permesso di identificare un peptide insolito per i futuri sforzi di progettazione di farmaci”.
Gli attinomiceti producono componenti bioattivi che costituiscono la base per molti farmaci clinicamente utili, in particolare antibiotici e agenti antitumorali. Dagli anni ’40, le aziende farmaceutiche hanno analizzato molti attinomiceti comuni per vedere cosa potevano produrre. Oggi, circa due terzi di tutti gli antibiotici utilizzati negli ospedali e nelle cliniche derivano in parte dagli attinomiceti.
Antibiotici da actinomiceti
Ma alcuni di questi microbi, noti come i rari actinomiceti, sono stati catalogati ma finora non studiati a fondo. La definizione di “raro” non è scolpita nella pietra, ma questi attinomiceti tendono ad essere più difficili da trovare in natura rispetto ad altri e possono crescere più lentamente, ha detto Blodgett. Per questi e altri motivi, molti attinomiceti rari non sono stati completamente caratterizzati per la scoperta di farmaci e per scopi di biotecnologia.
Tra i rari actinomiceti, la Lentzea flaviverrucosa è emersa come protagonista, ha detto Blodgett. “Ha una biologia insolita, codifica per un’enzimologia insolita, guida la produzione di una chimica inaspettata, il tutto ospitato all’interno di un gruppo di batteri in gran parte trascurato”, ha detto.
Blodgett e i suoi collaboratori, incluso il co-autore Shugeng Cao dell’Università delle Hawaii, hanno scoperto che questo raro actinomicete produce molecole attive contro alcuni tipi di cancro ovarico umano, fibrosarcoma, cancro alla prostata e linee cellulari leucemiche.
Actinomiceti
Actinomycete, (ordine Actinomycetales), qualsiasi membro di un gruppo eterogeneo di batteri gram-positivi, generalmente anaerobici, noto per un modello di crescita filamentoso e ramificato che si traduce, nella maggior parte delle forme, in una colonia estesa o micelio. Il micelio in alcune specie può rompersi per formare forme a forma di bastoncello o coccoide.
Molti generi formano anche spore; gli sporangi, o casi di spore, possono trovarsi sulle ife aeree, sulla superficie della colonia, o liberi nell’ambiente. La motilità, quando presente, è conferita dai flagelli. Molte specie di attinomiceti si trovano nel suolo e sono innocue per gli animali e le piante superiori, mentre alcune sono importanti agenti patogeni e molte altre sono fonti benefiche di antibiotici.
Esistono più di una dozzina di sottordini di attinomiceti. Tuttavia, la natura eterogenea di questi organismi è stata fonte di instabilità tassonomica e molti attendono una classificazione più certa. Tra i tipi specifici di actinomiceti, Nocardia asteroides, una specie aerobica, è la causa principale della nocardiosi, un’infezione dei polmoni, del cervello o della pelle negli esseri umani.
Dermatophilus congolensis provoca dermatofilosi, una grave dermatite di bovini, ovini, cavalli e, occasionalmente, esseri umani. Diverse specie di Actinomyces causano la malattia actinomicosi negli esseri umani e nei bovini. Molti degli attinomiceti sono fonti di antibiotici come la streptomicina.
Gli scienziati inizialmente hanno individuato la Lentzea flaviverrucosa quando sono andati alla ricerca di attinomiceti rari con un segno distintivo genetico che indica che possono produrre molecole di piperazile. Queste molecole incorporano un elemento costitutivo insolito che è una bandiera per potenziali attività simili a farmaci, ha detto Blodgett.
Ma mentre i ricercatori hanno scavato più a fondo, hanno scoperto alcune altre sorprese.
“Ad alto livello, sembrava che una regione del genoma potesse essere in grado di creare due molecole diverse. È solo un po’ strano”, ha detto Blodgett. “Di solito pensiamo a un cluster di geni, gruppi di geni che sono come modelli per creare singole molecole simili a farmaci. Ma sembrava che ci fosse quasi troppa chimica prevista all’interno di questo singolo cluster”.
I primi indizi si sono rivelati accurati. Utilizzando una combinazione di metabolomica moderna con tecniche di biologia chimica e strutturale, Blodgett e il team sono stati in grado di dimostrare che questo raro actinomicete produce effettivamente due diverse molecole bioattive da un unico insieme di geni chiamato superammasso.
I superammassi sono scarsi in biologia. Questo particolare tipo di superammasso codifica per due diverse molecole che vengono successivamente saldate insieme in una reazione chimica atipica.
“La natura sta saldando due cose diverse insieme”, ha detto Blodgett. “E, a quanto pare, contro diverse linee cellulari tumorali, quando si attaccano A e B insieme, si trasforma in qualcosa di più potente”.
